Primi transistor bipolari realizzati con materiali organici • Il Registro

Scienziati tedeschi affermano di aver sviluppato transistor bipolari da materiali organici, aprendo la strada a un'elettronica flessibile e trasparente.

Lo studio, condotto da Shu-Jen Wang, ricercatore post-dottorato alla Technische Universität Dresden, ha costruito un transistor organico a giunzione bipolare utilizzando rubrene drogato. Ciò potrebbe aiutare l’industria dei semiconduttori a passare ai materiali organici, aumentando l’accesso a un’ampia libreria di materiali per la costruzione di dispositivi elettronici.

I transistor sono la base dei circuiti digitali odierni e, a livello semplice, consentono a un segnale di controllarne un altro. Possono amplificare un segnale o passare dallo stato "acceso" a quello "spento" attraverso il controllo di una corrente di portatori di carica, che sono elettroni o la loro controparte positiva (lacune) o entrambi.

Esistono due grandi classi di transistor: transistor ad effetto di campo e transistor bipolari. La maggior parte dei transistor sono realizzati in materiale inorganico, più comunemente silicio. Nel corso dei decenni i ricercatori hanno iniziato a esplorare l’utilizzo di materiale organico per costruire transistor – che potrebbero creare sistemi flessibili o trasparenti – ma solo i transistor ad effetto di campo sono stati portati con successo nel nuovo insieme di materiali.

"Raggiungere un'elevata mobilità [dei portatori di carica] è semplice per i materiali inorganici, come il silicio, ma più difficile per i materiali organici. Tuttavia, sin dalla prima fabbricazione di un transistor organico, di una cella solare organica e di un diodo organico a emissione di luce nel Negli anni '80 sono stati compiuti enormi progressi nel campo dell'elettronica organica, in particolare nel settore dei display OLED", hanno spiegato Julie Euvrard e Barry Rand del Dipartimento di ingegneria elettrica e informatica dell'Università di Princeton.

"I transistor a giunzione bipolare organici non sono stati tentati prima perché la mobilità dei portatori di carica è bassa nei semiconduttori organici rispetto a quelli inorganici", hanno affermato.

"La sfida, quindi, è quella di fabbricare un transistor a giunzione bipolare funzionale ingegnerizzando un materiale organico con elevata mobilità per entrambi i [tipi di] portatori", hanno affermato i commentatori. Poiché la caratteristica di bassa mobilità dei materiali organici deriva in parte da una mancanza di ordine cristallino, i ricercatori hanno spiegato che questi film sono stati progettati su un modello cristallino sottile (circa 20 nanometri) di un semiconduttore organico noto come rubrene.

Come vantaggio collaterale del lavoro, i ricercatori sono stati in grado di misurare la proprietà del semiconduttore del materiale nota come lunghezza di diffusione del portatore minoritario, che non era stata precedentemente analizzata nei semiconduttori organici.

"Lo studio di Wang e colleghi suggerisce che il transistor organico a giunzione bipolare potrebbe rappresentare un mezzo per accedere a questo parametro fondamentale, consentendo una migliore comprensione di questi materiali e il miglioramento delle tecnologie esistenti", hanno affermato Euvrard e Rand.

Nell'articolo, pubblicato mercoledì su Nature, i ricercatori hanno ipotizzato che i semiconduttori organici potrebbero supportare l'elettronica a film sottile a causa del loro basso costo, dei materiali biocompatibili a base di carbonio e della deposizione mediante tecniche semplici come l'evaporazione o la stampa. L’approccio potrebbe “consentire l’utilizzo di dispositivi a semiconduttore organico per l’elettronica onnipresente, come quelli utilizzati sul o nel corpo umano o su indumenti e imballaggi.

"I nostri risultati aprono la porta a nuovi concetti di dispositivi di elettronica organica ad alte prestazioni con velocità di commutazione sempre più elevate", hanno concluso. ®

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