(PhysOrg.com) -- Recentemente, ricercatori hanno sviluppato transistor a film sottile (TFT) basati su nanotubi di carbonio nella speranza di creare flessibile, dispositivi trasparenti, come e-paper e tag RFID. Però, una delle maggiori sfide che frenano le prestazioni dei transistor è un compromesso tra le proprietà dei nanotubi metallici e semiconduttori che compongono i transistor. In un nuovo studio, i ricercatori hanno sviluppato un nuovo modo di fabbricare reti di nanotubi che supera in parte questo problema, e dimostrare che le reti di nanotubi potrebbero essere utilizzate per realizzare transistor e circuiti integrati flessibili (IC).

I ricercatori, Dong-ming Sun dell'Università di Nagoya a Nagoya, Giappone, e coautori da lì e dalla Aalto University in Finlandia, hanno pubblicato il loro studio sulla fabbricazione di TFT e IC ad alte prestazioni su dispositivi flessibili, substrati trasparenti in un recente numero di Nanotecnologia della natura .

“Abbiamo dimostrato che, senza considerare la chiralità dei nanotubi di carbonio, i nanotubi di carbonio così cresciuti possono essere utilizzati per fabbricare TFT e circuiti integrati ad alte prestazioni, portando a una tecnica semplice e veloce per basso costo, elettronica flessibile, ” ha detto il coautore Yutaka Ohno dell'Università di Nagoya PhysOrg.com . “Dispositivi leggeri e flessibili come telefoni cellulari e carta elettronica stanno guadagnando attenzione per il loro ruolo nella realizzazione di una società dell'informazione onnipresente più intelligente e verde. È importante produrre tali dispositivi a costi estremamente bassi in sostituzione dei supporti cartacei convenzionali come giornali e riviste. Il nostro lavoro può fornire tale tecnologia”.

Come hanno spiegato i ricercatori nel loro studio, le reti di nanotubi contengono sia nanotubi metallici che semiconduttori. Mentre una maggiore quantità di nanotubi metallici aumenta la mobilità del portatore di carica del transistor, diminuisce anche il rapporto on/off.

Poiché entrambe queste caratteristiche sono importanti per le prestazioni complessive del transistor, i ricercatori nel nuovo studio hanno trovato un modo per ottimizzare entrambe le caratteristiche fabbricando una rete di nanotubi con determinate proprietà uniche. Ad esempio, la morfologia della rete è costituita da rettilinei, nanotubi relativamente lunghi (10 micrometri) (il 30% dei quali sono metallici) rispetto ad altre reti di nanotubi. La nuova rete utilizza anche più giunzioni a Y che giunzioni a X tra i nanotubi. Poiché le giunzioni a Y hanno un'area di giunzione più ampia rispetto alle giunzioni a X, hanno anche una resistenza di giunzione inferiore.

Usando questa rete di nanotubi, i ricercatori hanno fabbricato TFT che dimostrano contemporaneamente un'elevata mobilità del portatore di carica e un rapporto on/off, offrendo prestazioni significativamente migliori rispetto ai precedenti transistor basati su nanotubi. I ricercatori hanno spiegato che l'elevata mobilità è dovuta alla morfologia unica della rete di nanotubi, mentre l'alto rapporto on/off è da attribuire alla minore densità dei nanotubi metallici, che può essere controllato durante il processo di fabbricazione.

Dopo aver costruito i transistor, i ricercatori hanno fabbricato un IC capace di logica sequenziale, il primo circuito del genere basato su transistor a nanotubi di carbonio fino ad oggi. Nei circuiti logici sequenziali, l'output dipende sia dall'input presente che dalla storia dell'input, in modo che questi circuiti abbiano funzioni di immagazzinamento o di memoria.

I ricercatori prevedono che, aumentando il processo di fabbricazione e utilizzando tecniche di stampa migliorate, questi TFT basati su nanotubi potrebbero portare allo sviluppo di poco costoso, ed elettronica flessibile.

“Il nostro piano per il prossimo futuro è quello di dimostrare la fabbricazione roll-to-roll di array e circuiti integrati TFT basati su CNT, "Ohno ha detto. “Per farlo, dobbiamo sostituire tutte le tecniche litografiche con tecniche di stampa ad alta produttività. Per la commercializzazione, dobbiamo migliorare maggiormente l'uniformità delle caratteristiche TFT, ma puntiamo alla commercializzazione entro cinque anni”.

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