بهبود ترانزیستورهای آلی با زیرلایه منشوری

محققان دانشگاه استنفورد روش میکروچاپی ارائه کردند که می‌تواند برای تولید سریع‌تر ترانزیستورهای فیلم نازک آلی مورد استفاده قرار گیرد. با این روش می‌توان ساختارهای منشور مانندی را روی الکترودها ایجاد و آنها را تراز نمود. این ساختارها می‌تواند ظرفیت الکتریکی پارازیتی را تا ۸۰ درصد کاهش دهد که با این کار فرکانس انتقال نسبت به ترانزیستورهای فیلم نازک آلی افزایش می‌یابد.

ترانزیستورهای آلی می‌تواند در دستگاه‌هایی نظیر دیودهای نشر نوری، پیل‌های خورشیدی و لیزرها به‌کار روند. آنها بسیار ارزان‌قیمت بوده و می‌توان آنها را روی زیرلایه انعطاف پذیر قرار داد. با این حال این دستگاه‌ها دارای مشکلی هستند. نیمه‌هادی‌های مورد استفاده برای تولید آنها نسبت به مواد معدنی دارای سرعت حرکت بسیار کمی‌ هستند بنابراین هدایت الکتریکی خوبی ندارند.

یکی از راه‌های افزایش فرکانس انتقال در نیمه‌هادی‌های مورد استفاده در تولید ترانزیستورهای فیلم نازک آلی آن است که طول کانال افزایش یافته و ظرفیت پارازیت در آنها کاهش یابد. فرکانس انتقال، یا fT ، نرخی است که در آن بارها از میان ماده حرکت می‌کنند. هرچند فتولیتوگرافی یک روش رایج برای تولید کانال‌های کوچکتر از ۱۰ میکرون است  اما این روش به‌ندرت برای تولید نیمه‌هادی‌های آلی به‌صورت الکترود به‌کار می‌رود زیرا مواد شیمیایی مورد استفاده در این فرآیندها می‌تواند موجب زوال لایه مواد آلی شود.

اخیرا ژنان بو و همکارانش روشی جایگزین برای این کار یافته‌اند که می‌تواند بر این مشکل فائق آید. آنها یک کانال کوتاه (کمتر از ۱۰ میکرون) برای ترانزیستورهای فیلم نازک آلی ارائه کردند که ترانزیستورها را به‌صورت ساختار منشوری روی پلیمرهایی نظیر PMMA در یک مرحله ایجاد می‌کند. این ساختار می‌تواند روی زیرلایه‌های انعطاف پذیر نظیر ویفرهای سیلیکونی ایجاد شود.

محققان این پروژه با لایه نشانی مواد مختلف در زوایای گوناگون روی زیرلایه منشوری، موفق به تولید ترانزیستورهای فیلم نازک آلی عامل‌دار شدند. برای مثال یک لایه آلومینیوم به ضخامت ۸۰ نانومتر با استفاده از روش تبخیر حرارتی برای ساخت الکترود گیت و یک لایه طلا برای ساخت الکترود منبع-خروجی به‌کار گرفته شد.

با این روش می‌توان الکترودهای گیت و منبع-خروجی را تراز کرد که با این کار به‌شدت ظرفیت الکتریکی هم‌پوشانی پارازیتی کاهش می‌یابد. این ظرفیت معمولا در ادواتی که توسط روش‌های رایج تولید می‌شود بالا است. این پارامتر یک عامل محدود کننده بوده که موجب کاهش فرکانس ماکزیمم کار شده که باید به حداقل رسیده و کنترل شود.

نتایج این تحقیق در نشریه Applied Physics Letters  به چاپ رسیده است.