استفاده از آئروسل‌ها برای حذف موانع تولید ترانزیستورها

گروه نانومواد دانشگاه فناوری هلسینکی (HUT) یک روش آئروسلی (کاتالیزور شناور) برای سنتز نانولوله‌های کربنی تک دیواره توسعه داده و آن را بررسی کرده‌اند. این گروه تحقیقاتی با همکاری گروه میکروساخت در همان دانشگاه و محققان آزمایشگاه تحقیقاتی علوم نانویی نوکیا در فنلاند از این روش سنتز جدید برای ساخت ترانزیستورهای فیلم نازک (TFTs) مبتنی بر شبکه‌های تصادفی نانولوله‌ای (CNTNs) روی هر دو نوع بسترهای سفت و انعطاف‌پذیر بهره برده‌اند.

ساخت تعداد زیادی از ابزارهای مبتنی بر نانولوله‌های کربنی عموماً یا شامل انتقال
شبکه‌ای از نانولوله‌های کربنی سنتز شده روی یک بستر بوده و یا با استفاده از رسوب‌دهی
از یک مخلوط معلق مایع صورت می‌پذیرد. حال محققان دانشگاه فناوری هلسینکی و
آزمایشگاه تحقیقاتی علوم نانویی نوکیا در فنلاند روش دیگری ابداع کرده‌اند. این روش
شامل رسوب‌دهی خشک شبکه‌های نانولوله‌ای به صورت تصادفی و به صورت مستقیم از یک
واکنشگاه سنتزی آئروسلی و در دمای اتاق روی یک بستر است. با استفاده از این روش می‌توان
ترانزیستورهای فیلم نازک با کارایی بالا را با هزینه پایین و در مقیاس بالا تولید
کرد.

گروه نانومواد دانشگاه فناوری هلسینکی (HUT) یک روش آئروسلی (کاتالیزور شناور) برای
سنتز نانولوله‌های کربنی تک دیواره توسعه داده و آن را بررسی کرده‌اند. این گروه
تحقیقاتی با همکاری گروه میکروساخت در همان دانشگاه و محققان آزمایشگاه تحقیقاتی
علوم نانویی نوکیا در فنلاند از این روش سنتز جدید برای ساخت ترانزیستورهای فیلم
نازک (TFTs) مبتنی بر شبکه‌های تصادفی نانولوله‌ای (CNTNs) روی هر دو نوع بسترهای
سفت و انعطاف‌پذیر بهره برده‌اند.
 

یک شبکه نانولوله‌ای تصادفی (به عنوان یک ماده نیمه‌رسانا برای TFTs) می تواند
در مقایسه با مواد آلی مشابه عملکرد بهتری داشته و هزینه کمتری برای ساخت نیاز
داشته باشد. با استفاده از این روش آئروسلی پیشرفته، سنتز و رسوب‌دهی شبکه‌های
نانولوله‌ای در یک فرایند تک‌مرحله‌ای ساده و بدون نیاز به روش‌های چند مرحله‌ای
آماده‌سازی برای آنها صورت می‌گیرد. این روش‌های چندمرحله‌ای می‌توانند به
نانولوله‌های اولیه آسیب برسانند. رسوب‌دهی این شبکه‌های نانولوله‌ای در دمای
اتاق مخصوصاً برای بسترهای انعطاف‌پذیری که مقاومت پایینی در برابر دما دارند،
بسیار مهم است. از این بسترها می‌توان در کاربردهایی همچون کاغذهای الکترونیکی،
برچسب‌های هوشمند، نمایشگرهای قابل پوشیدن، و پوست مصنوعی بهره برد.

برای بررسی عملکرد این شبکه‌های فراوری شده به صورت خشک، دو نوع ترانزیستور با
ساختار متفاوت ساخته شدند (شکل): a) ترانزیستورهای گیت پایین روی بستر معمول Si/SiO2
و b) ترانزیستورهای گیت بالا روی بسترهای پلیمری انعطاف‌پذیر (مانند کاپتون).
مدارک تجربی عملکرد بالای TFTها با نسبت روشن/خاموش ۱۰۵ و تحرک‌پذیری اثر زمینه
تا ۴cm2/Vs را نشان دادند.

توقف پسماند (“suppression of hysteresis”) در ویژگی انتقالی ترانزیستورهای گیت
پایین نیز مورد مطالعه قرار گرفت. فیلم‌های نازک آلومینا که با استفاده از رسوب‌دهی
لایه اتمی (ALD) تهیه شده بودند، تقریباً به طور کامل پسماند را حذف کردند.

جزئیات این تحقیق در مجله Nanotechnology منتشر شده است.