Integrirana vezja (IC), ki temeljijo na organskih tranzistorjih, imajo veliko dragocenih aplikacij, na primer pri izdelavi papirju podobnih zaslonov ali drugih elektronskih komponent, ki se nahajajo na velikih površinah.
Ta vsebina je samo za naročnike
Science X
2022-304-05
V zadnjih nekaj desetletjih so inženirji elektronike po vsem svetu razvili različne vrste teh tranzistorjev.
Obetavna alternativa tem tranzistorjem so organski tankoplastni tranzistorji z navpičnimi kanali z dvojnimi vrati. Ti tranzistorji imajo več prednosti, kot so kratke dolžine kanalov in nastavljive mejne napetosti (VTH). Kljub tem prednostim se je zaradi pomanjkanja ustreznih p- in n-tipa naprav razvoj komplementarnih inverterskih vezij za te tranzistorje doslej izkazal za izziv.
Raziskovalci na Technische Universitat Dresden, Helmholtz-Zentrum Dresden Rossendorf (HZDR) in Northwestern Polytechnical University so nedavno razvili vertikalne organsko prepustne tranzistorje z dvema bazama, ki bi jih bilo mogoče integrirati v logična vezja. V nedavnem članku [1], objavljenem v Nature Electronics, so ocenili potencialno uporabo teh tranzistorjev v kompleksnih integriranih vezjih.
“Tranzistor z dvojnimi vrati, ki smo ga razvili kot del naše prejšnje raziskave v Nature Communications [2], je sestavljen iz enega samega navpičnega kanala tankoplastnega tranzistorja z dodatnimi drugimi vrati in drugim dielektrikom, ki ga je mogoče uporabiti za nastavitev njegove mejne napetosti,”, je povedala Erjuan Guo, ena od raziskovalcev, ki so izvedli študijo. “V naši novi študiji smo nadalje preučevali funkcijo in koristi vertikalnih kanalnih tranzistorjev z dvojnimi vrati v bolj zapletenih integriranih vezjih, na primer organskih komplementarnih inverterjih in obročnih oscilatorjih.
Guo in njeni sodelavci so ustvarili integrirane komplementarne pretvornike s povezovanjem navpičnih n-kanalnih organsko prepustnih tranzistorjev z dvema bazama (OPDBT) in navpičnih p-kanalnih tranzistorjev z organsko prepustno bazo (OPBT). Predvsem druga vrata v OPDBT lahko nadzorujejo vklopljena in izklopljena stanja tranzistorjev in tako vplivajo na stanja pretvornikov. “Na podlagi meritev, ki smo jih zbrali, ugotavljamo, da tranzistorji z dvema bazama omogočajo širok razpon krmiljenja stikalne napetosti komplementarnega pretvornika nad 0,8 V pri vhodni napetosti <2,0 V na determinističen način,” je dejala Guo. “Zato smo realizirali preklopno napetostno nastavljivo invertersko vezje z uporabo VTH-nastavljivega n-tipa OPDBT in p-tipa OPBT.” Na podlagi dinamičnih odzivnih lastnosti lahko pretvorniki, ki so jih razvili Guo in njeni sodelavci, vzdržujejo visoke/nizke izhodne signale tudi pri 10 MHz vhodnega signala. Poleg tega lahko dosežejo tudi zelo kratke časovne konstante vzpona in padca 5 ns in 6 ns.
Poleg realizacije novega organskega komplementarnega pretvornika so Guo in njeni sodelavci izdelali sedemstopenjske komplementarne organske obročne oscilatorje, ki vključujejo 7 pretvornikov. Ti pretvorniki so jim omogočili demonstracijo prednosti vertikalnih organskih tranzistorjev za dinamično delovanje.
“Pri napajalni napetosti 4,0 V je izmerjena zakasnitev pri širjenju signala 11 ns na stopnjo za obročni oscilator v podobnem območju kot čas vzpona in padca signala posameznega pretvornika,” je dejala Guo. “Te zakasnitve signala so kratke v primerjavi s tistimi, o katerih so poročali do zdaj za organske obročne oscilatorje na katerem koli substratu pri napajalnih napetostih, manjših od 10 V.”
Guo in njeni kolegi so bili prvi, ki so za izdelavo integriranih komplementarnih pretvornikov uporabili vertikalne kanalne organske tankoplastne tranzistorje z dvema bazama. Njihovo delo bi lahko navdihnilo druge ekipe za ustvarjanje podobnih pretvornikov, s čimer bi utrlo pot k ustvarjanju novih elektronskih komponent.
Študija potrjuje potencial uporabe vertikalnih organskih tranzistorjev za izdelavo visokofrekvenčnih logičnih vezij. Organski tranzistorji trenutno niso dovolj hitri, da bi jih lahko uporabljali v velikem obsegu, zato ekipa načrtuje nadaljnje študije, katerih cilj je povečati hitrost in zmanjšati velikost organskih tranzistorjev z dvema bazama in vertikalnimi kanali.
Viri:
https://go.nature.com/3thORjq
https://go.nature.com/3K4HEcs
Povzeto po:
https://bit.ly/3FlN5Qs
https://techxplore.com
