تولید ترانزیستورهای نانولوله‌ای با جوهرافشان

چاپ جوهرافشان یک روش فوق‌العاده برای قرار دادن مؤلفه‌های الکترونیکی روی زیرلایه‌های
پلاستیکی است. هم‌اکنون دانشمندانی از انگلستان و کانادا نشان داده‌اند که این روش
می‌تواند در ساخت انبوه ترانزیستورهای لایه نازک از نانولوله‌های کربنی، مورد
استفاده قرار گیرد. این افزاره‌ها دارای تحرک‌‌های مؤثری در حدود ۰٫۰۷cm2/V و نسبت‌های
جریان خاموش / روشن تا اندازه صد می‌باشند.

پیشرفت‌های اخیر در الکترونیک پلاستیکی، انقلاب بزرگی را در صنعت الکترونیک ایجاد
می‌کند. انواع مختلفی از کاربردها را می‌توان از آنها انتظار داشت که با تراشه‌های
سلیکونی مرسوم امکان‌پذیر نیست.
روش چاپ جوهرافشان، یکی از روش‌های بسیار پرآتیه برای الکترونیک پلاستیکی ارزان و
انبوه است که با آن می‌توان طیف وسیعی از مؤلفه‌های الکترونیکی، شامل مدارهای
ترانزیستوری، فیلم‌های فتوولتائیک و ‌دیوارهای آلی نورگسیل را چاپ کرد.
هم‌اکنون پاول بیچر و همکارانش از دانشگاه کمبریج با همکاری دانشمندانی از دانشگاه
واترلو و مرکز فناوری‌نانو لندن، نشان داده‌اند که می‌توان چاپ جوهرافشان را، بدون
مسدود کردن شیپورک‌های جت جوهر، به منظور پاشیدن مواد جامد مانند نانولوله‌های
کربنی استفاده کرد.
این روش از طریق پراکنده ‌کردن نانولوله‌های کربنی در حلال‌های مناسب و با کمک
امواج صوتی پرقدرت و اَبَرسانتریفیوژهای متوالی، آغاز شده و بلافاصله بعد از آن،
مرحله فیلتر کردن انجام می‌شود. از محلول حاصل، بدون نگرانی از انسداد، می‌توان
مکرراً در چاپ استفاده کرد. برای ساختن ترانزیستورها، جوهر نانولوله کربنی روی
الکترود رسوب داده می‌شود. این الکترود شامل بستری است که به‌وسیله تک‌لایه‌های
خودآرا قبل از چاپ، به‌صورت آب‌گریز درآمده‌است. این امر باعث می‌شود که نانولوله‌های
چاپ‌شده به خوبی هم‌راستا شوند.
بیچر و آندریا فِراری، هر دو از دانشگاه کمبریج، چنین بیان می‌کنند: «مزیت این روش
آن است که چاپ جوهرافشان ساده و ارزان قیمت است و می‌تواند در رسوب‌دهی هدفمند که
باعث تسهیل جای‌دهی آرایه‌های منظم می‌شود، استفاده گردد». این مزیت در سایر روش‌ها
مانند پوشش‌دهی اسپینی، که قبلاً در ساخت ترانزیستورهای نانولوله کربنی استفاده می‌شد،
وجود ندارد. به عقیده این محققان، از آنجایی که چاپ جوهرافشان در قلب الکترونیک
چاپی قرار دارد، همین مسئله باعث می‌شود که نانولوله‌ها با منطق پلاستیکی سازگار
شوند.
هم‌اکنون این گروه انگلیسی – کانادایی در حال بررسی ساخت ترکیب‌هایی از نانولوله‌های
کربنی و مواد نیمه‌رسانای آلی هستند که قبلاً به ‌دلیل سازگاریشان با بستر‌های
پلاستیکی به‌طور گسترده مورد مطالعه قرار گرفته‌اند. هدف آنها بهبود عملکرد افزاره‌های
ساخته‌شده ‌از نیمه‌رساناهای آلی، با بهره‌گیری از خواص الکتریکی جالب نانولوله‌های
کربنی، است.
این محققان قصد دارند که روش خود را به سایر نانولوله‌ها، مثل نانولوله‌های
سیلیکونی گسترش دهند. به گفته فِراری، این امر می‌تواند برای چاپ پیل‌‌های خورشیدی
پلیمر/ نانوسیم‌ها پراهمیت باشد.
این محققان نتایج کار خود را در مجله J. Appl. Phys منتشر کرده‌اند.