چاپ ترانزیستور های اثر میدانی با جوهر نانولوله ای

محققان دانشگاه رایس کشف کرده اند که فیلم های نازک نانولوله ای ایجاد شده با
چاپگرهای جت جوهر، راه جدیدی برای ساخت ترانزیستورهای اثر میدانی (FET) پیشنهاد می
دهند. روبرت واجتای از دانشگاه رایس باور دارد که این روش برای محققانی که نیاز به
چاپ ترانزیستور ها روی مواد مختلف به ویژه بسترهای انعطاف پذیر، دارند؛ مفید خواهد
بود. این گروه تحقیقاتی که شامل محققانی از فنلاند، اسپانیا و مکزیک نیز است، با
استفاده از جوهر های مرسوم و چاپگر های جت- جوهرِ انتها بلند، مداراتی مبتنی بر
نانولوله ساخته اند.

در این فرآیند از نانولوله های کربنی تک جداره ی عامل دار شده با چهار نوع مولکول
استفاده می شود. این محققان متوجه شدند که یک تک لایه از این جوهر حاوی نانولوله ی
چاپ شده روی یک ورقه شفاف، الکتریسیته را خیلی خوب هدایت نمی کند. اما اضافه کردن
لایه های بیشتری اتصال بین نانولوله ها را افزایش داده و بنابراین هدایت الکتریسیته
را افزایش می دهد.

واجتای گفت: نکته مهم دیگر در این فرآیند چاپ تعداد معینی از لایه ها برای
رسیدن به نوعی از رسانایی (فلز یا نیمه رسانا) که مورد نیاز است، می باشد.
همچنین در این فرآیند هیچ نیازی به جداسازی نانولوله های فلزی از نانولوله
های نیمه رسانا نیست. این بی نیازی به طور بسیار قابل ملاحظه ای منجر به
سادگی این فرآیند می شود.

این محققان متوجه شدند که در دمای اتاق، انتقال الکتریسیته در سرتاسر شبکه
ای از نانولوله های فلزی و نیمه رسانا اتفاق می افتد. در دماهای پایین
نانولوله های نیمه رسانا عایق می شوند، بنابراین تونل زنی الکترونی بین
نانولوله های مجاور عامل اصلی در انتقال الکتریسیته است.

در نهایت، این گروه تحقیقاتی برای ساخت ترانزیستور ها دو نوع از چهار نوع
مخلوط نانولوله های عامل دارشده، را استفاده کرد. نانولوله های استفاده شده
برای کانال های رسانا با پلی اتیلن گلایکول (PEG) عامل دار شده بودند، در
حالی که الکترودهای منبع، خروجی و گیت با نانولوله های کربوکسیله شده چاپ
شدند. لایه ای از پلی اتیلن گلایکول به عنوان دی الکتریک گیت استفاده شد.

واجتای گفت: ترانزیستور های اثر میدانی مبتنی بر نانولوله برای کاربردهای
مبتنی بر منطق مناسب خواهند بود. در این کاربردها که نیاز به تعداد زیادی
مدار الکتریکی نیست، این ترانزیستورها می توانند روی یک سطح انعطاف پذیر
چاپ شوند. برای مثال نیاز به کاپشن بارانی دارید که حاوی ترانزیستور هایی
باشد که عملکردش را کنترل می کنند. این ترانزیستورهای مبتنی بر نانولوله می
توانند این کار را انجام دهند.

نتایج این تحقیق در مجله ی ACS Nano منتشر شده است.