Transistors amb nanocristalls

El transistor és el bloc de construcció fonamental de l'electrònica, que s'utilitza per construir circuits capaços d'amplificar senyals elèctrics o canviar-los entre els dígits 0 i 1 del llenguatge digital. La fabricació d'un transistor és un procés molt complex, i requereix una alta temperatura en l'equip de buit.

Ara, enginyers de la Universitat de Pennsylvania han mostrat un nou enfocament per a la fabricació d'aquests dispositius: dipositar seqüencialment els seus components en forma de líquids de nanocristalls: inks.

El seu nou estudi obre la porta del perquè els components elèctrics que es construiran per aplicacions seran més flexibles o portàtils. Com que el procés de baixa temperatura és compatible amb una àmplia gamma de materials pot ser aplicat a àrees més grans.

Els transistors d'efecte de camp basats en nanocristalls eren usats igual: els suports de plàstic flexibles portaven recobriment, però amb el temps, podien ser construïts amb sistemes de fabricació d'additius, com per exemple les impressores 3D.

L'estudi va ser dirigit per Cherie Kagan; el professor J. Angello Esteban de la Facultat d'Enginyeria i Ciències Aplicades; i Ji-Hyuk Choi ara un investigador sènior a l'Institut Coreà de Geociències i Recursos Minerals. Han Wang, Soong Dj Ah, Taejong Paik i Pil Sung Jo del laboratori de Kagan van contribuir a l'obra. Ells van col·laborar amb Christopher Murray, un professor de Coneixement. 

Els investigadors van començar prenent nanocristalls (o partícules a nanoescala més o menys esfèriques), amb les qualitats elèctriques necessàries per a un transistor i la dispersió d'aquestes partícules en un líquid.

El grup de Kagan va desenvolupar una llibreria de quatre d'aquestes: un conductor (plata), un aïllant (òxid d'alumini), un semiconductor (selenur de cadmi) i un conductor combinat amb un dopant (una barreja de plata i d'indi). 
El "Dopatge" és la capa de semiconductor del transistor amb impureses controlades d'acord a si el dispositiu transmet una càrrega positiva o negativa.

Les propietats elèctriques de diversos d'aquests nanocristalls havien estat verificades de forma independent, però mai havien estat combinades en dispositius complets.
Aquest és el primer treball, que demostra que tots els components: els metàl·lics, els aïllants i les capes semiconductores dels transistors (i fins i tot el dopatge del semiconductor), es podria fer de nanocristalls.

Tal procés implica l'estratificació o la barreja en patrons precisos. En primer lloc, el nanocristall conductor de plata es diposita a partir de líquid sobre una superfície de plàstic flexible, que es tracta amb una màscara fotolitográfica. Després, la màscara s'elimina per deixar el nanocristall de plata en forma d'elèctrode del transistor. Els investigadors van seguir en aquesta capa fent el recobriment per rotació amb una capa d'aïllant a base de nanocristalls d'òxid d'alumini. A continuació, una capa del semiconductor a força de nanocristall de seleniur de cadmi i finalment una altra capa d'emmascarament per la barreja d'indi/plata, que forma el drenatge del transistor elèctrodes. Després de l'escalfament a temperatures relativament baixes, el dopant d'indi es difon des dels elèctrodes en el component semiconductor.

Font: phys.org