Primeiros transistores bipolares feitos de materiais orgânicos • The Register

Cientistas na Alemanha afirmam ter desenvolvido transistores bipolares a partir de materiais orgânicos, abrindo caminho para uma eletrônica flexível e transparente.

O estudo, liderado por Shu-Jen Wang, pesquisador de pós-doutorado da Technische Universität Dresden, construiu um transistor orgânico de junção bipolar usando rubreno dopado. Isso poderia ajudar a indústria de semicondutores a mudar para materiais orgânicos, aumentando o acesso a uma ampla biblioteca de materiais para a construção de dispositivos eletrônicos.

Os transistores são a base dos circuitos digitais de hoje e, em um nível simples, permitem que um sinal controle outro. Eles podem amplificar um sinal ou alternar entre os estados 'ligado' e 'desligado', por meio do controle de uma corrente de portadores de carga - que são elétrons ou suas contrapartes positivas (buracos), ou ambos.

Existem duas grandes classes de transistores: transistores de efeito de campo e transistores bipolares. A maioria dos transistores é feita de material inorgânico – mais comumente silício. Ao longo das décadas, os pesquisadores começaram a explorar o uso de material orgânico para construir transistores – que poderiam criar sistemas flexíveis ou transparentes – mas apenas os transistores de efeito de campo foram portados com sucesso para o novo conjunto de materiais.

"Alcançar altas mobilidades [de portadores de carga] é simples para materiais inorgânicos, como o silício, mas mais difícil para materiais orgânicos. No entanto, desde a primeira fabricação de um transistor orgânico, uma célula solar orgânica e um diodo emissor de luz orgânico no Na década de 1980, houve um tremendo progresso no campo da eletrônica orgânica, em particular na indústria de telas OLED", explicaram Julie Euvrard e Barry Rand, do Departamento de Engenharia Elétrica e de Computação da Universidade de Princeton.

"Os transistores de junção bipolar orgânicos não foram tentados antes porque a mobilidade dos portadores de carga é baixa em orgânicos em comparação com os semicondutores inorgânicos", disseram eles.

"O desafio, então, é fabricar um transistor de junção bipolar funcional, projetando um material orgânico com altas mobilidades para ambos [tipos de] portadores", disseram os comentaristas. Como a característica de baixa mobilidade dos materiais orgânicos surge em parte da falta de ordem cristalina, os pesquisadores explicaram que esses filmes foram projetados em um modelo cristalino fino (cerca de 20 nanômetros) de um semicondutor orgânico conhecido como rubreno.

Como benefício colateral do trabalho, os pesquisadores foram capazes de medir a propriedade semicondutora do material, conhecida como comprimento de difusão do portador minoritário, que não havia sido testada anteriormente em semicondutores orgânicos.

"O estudo de Wang e seus colegas sugere que o transistor orgânico de junção bipolar pode apresentar um meio de acessar esse parâmetro fundamental, permitindo uma melhor compreensão desses materiais e aprimoramento das tecnologias existentes", disseram Euvrard e Rand.

No artigo, publicado na Nature na quarta-feira, os pesquisadores especularam que os semicondutores orgânicos poderiam suportar a eletrônica de película fina por causa de seu baixo custo, materiais biocompatíveis à base de carbono e deposição por técnicas simples, como evaporação ou impressão. A abordagem poderia "permitir que dispositivos semicondutores orgânicos sejam usados ​​para eletrônicos onipresentes, como aqueles usados ​​no corpo humano ou em roupas e embalagens.

"Nossos resultados abrem as portas para novos conceitos de dispositivos eletrônicos orgânicos de alto desempenho com velocidades de comutação cada vez mais rápidas", concluíram. ®

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