مسیر جدیدی برای الکترونیک انعطاف‌پذیر و کشسان

محققان آزمایشگاه ملی برکلی لاورنس برای ساخت بردهای الکترونیکی کشسان و انعطاف‌پذیر در مقیاس بزرگ با استفاده از محلول‌های نانولوله کربنی غنی‌شده – نیمه‌رسانا، یک روش جدید کم‌هزینه و نویدبخش ارائه کرده‌اند. آنها با این تکنیک شبکه‌هایی از ترانزیستورهای فیلم نازک با خواص الکتریکی عالی ساخته‌اند که در مقایسه با همنوعان آلی خود، تحرک حامل بار بسیار بالایی دارند.

محققان آزمایشگاه ملی برکلی لاورنس برای ساخت بردهای الکترونیکی کشسان و
انعطاف‌پذیر در مقیاس بزرگ با استفاده از محلول‌های نانولوله کربنی غنی‌شده
– نیمه‌رسانا، یک روش جدید کم‌هزینه و نویدبخش ارائه کرده‌اند. آنها با این
تکنیک شبکه‌هایی از ترانزیستورهای فیلم نازک با خواص الکتریکی عالی ساخته‌اند
که در مقایسه با همنوعان آلی خود، تحرک حامل بار بسیار بالایی دارند.

این محققان برای نشان دادن توانایی بردهای الکترونیکی نانولوله کربنی خود،
یک پوست الکترونیکی مصنوعی (“e-skin”) ساخته‌اند که قابلیت شناسایی و پاسخ به
حس لامسه را دارد.

 
(چپ) تصویر نوری پوست الکترونیکی با یک وزنه L شکل قرار داده شده روی آن. (راست)
نگاشت فشار دوبعدی بدست آمده از وزنه L شکل.
علی جاوی، محقق ارشد این گروه تحقیقاتی، می‌گوید: “ما با فناوری فرآوری مبتنی بر
محلول خود، بردهای الکترونیکی ماتریس – فعال انعطاف‌پذیر و کشسانی ساخته‌ایم، که بر
آرایه‌های بسیار یکنواخت و کاملا پایدار از ترانزیستورهای فیلم نازک ساخته شده از
نانولوله‌های کربنی تک جداره، استوار هستند. این ترانزیستورها مساحتی به اندازه
تقریبا ۵۶ سانتی‌متر مربع را پوشش می‌دهند. این فناوری، در ترکیب با چاپ جت جوهر
تماس‌های فلزی، یک روش ساخت عاری از لیتوگرافی برای الکترونیک کشسان و انعطاف‌پذیر
کم‌هزینه در آینده ارائه می‌کند.”

جاوی و همکارانش برای ساخت بردهای الکترونیکی خود، از یک محلول غنی‌شده نانولوله
کربنی تک‌جداره که حاوی ۹۹ درصد لوله‌های نیمه‌رسانا بود، استفاده کردند. این محلول
بسیار خالص‌شده منجر به نسبت روشن به خاموش بالا (تقریبا ۱۰۰) برای ترانزیستورهای
این محققان شد. این محققان با یک زیرلایه نازک پلی‌آمیدی (یک پلیمر بسیار مستحکم با
انعطاف‌پذیری عالی) شروع کردند و با لیزر الگوی لانه‌زنبوری از حفره‌های شش گوشه‌ای
روی آن ایجاد کردند که این زیرلایه را کشسان نیز می‌کرد. این حفره‌های با فاصله
ثابت سه و سه دهم میلی‌متر و اندازه ضلعی بین یک تا یک و هشتاد و پنج صدم میلی‌متر،
ایجاد شدند.

با ترسیب لایه‌هایی از اکسیدهای آلومینیوم و سیلیکون و بلافاصله نانولوله‌های تک‌جداره
غنی‌شده – نیمه‌رسانا روی این زیرلایه‌های کشسان و انعطاف‌پذیر، بردهای الکترونیکی
این محققان تکمیل شدند. بردهای ترانزیستور فیلم نازک نانولوله‌ای منتج برای ساخت
پوست الکترونیکی مصنوعی جهت نگاشت فشار مصنوعی استفاده شدند.

برای نشان دادن نگاشت فشار، یک وزنه L شکل با فشار نرمال تقریبا ۱۵ کیلو پاسکال روی
این آرایه حسگر پوست الکترونیکی قرار داده شد. طبق گفته این محققان در محدوده
عملیاتی خطی، حساسیت اندازه‌گیری‌شده این حسگر در مقایسه با حسگرهای پوست
الکترونیکی مبتنی بر نانوسیم‌ها، یک بهبود سه برابری نشان می‌دهد.

این محققان جزئیات نتایج کار تحقیقاتی خود را در مجله‌ی Nano Letters منتشر
کرده‌اند.