Transistor de plástico abre caminho para eletrônicos dobráveis

Dupla camada isolante

Na busca pelo desenvolvimento de aparelhos eletrônicos flexíveis - telas de enrolar e coisas parecidas - um dos maiores obstáculos tem sido a criação de transistores com estabilidade suficiente para funcionar em vários ambientes.

A diferença entre o frio seco e congelado do norte da Europa e o calor úmido dos trópicos tem sido demais para a eletrônica orgânica, cujos componentes flexíveis são feitos basicamente de plástico.



 

O novo transistor orgânico pode ser produzido em massa, com técnicas industriais, em uma atmosfera normal, o que é essencial para que o componente seja compatível com os dispositivos de plástico em que deverá funcionar.

Agora, pesquisadores do Instituto de Tecnologia da Geórgia, nos Estados Unidos, desenvolveram uma técnica que combina os transistores orgânicos de efeito de campo com uma porta isolante de duas camadas.Isto permite que o transístor funcione com uma estabilidade sem precedentes e com um nível adequado de desempenho - o desempenho de um transístor não depende apenas dos semicondutores propriamente ditos, mas também da interface entre os semicondutores e as portas dielétricas, ou isolantes.

Transístor orgânico

O novo transístor orgânico pode ser produzido em massa, com técnicas industriais, em uma atmosfera normal - a fabricação em temperaturas mais baixas é essencial para que o componente seja compatível com os dispositivos de plástico em que deverá funcionar.A bicamada dielétrica é feita de um polímero fluorado, conhecido como CYTOP, e de uma camada de óxido metálico de elevada constante dielétrica (High-K), criada por deposição de camadas atômicas.Quando usadas isoladamente, cada uma dessas substâncias tem suas vantagens e desvantagens.O CYTOP é conhecido por formar poucos defeitos na interface do semicondutor orgânico, mas também tem uma constante dielétrica muito baixa, o que requer um aumento na tensão de funcionamento.O metal-óxido de k elevado utiliza baixa tensão, mas não tem boa estabilidade por causa de um elevado número de defeitos na interface.

Melhor mal acompanhado do que só

Bernard Kippelen e sua equipe descobriram que a combinação dos dois materiais anula em grande parte os defeitos das substâncias isoladas. Anteriormente, a equipe de Kippelen já havia construído um transistor orgânico usando carbono 60.

 

Os transistores sobreviveram a mais de 20.000 ciclos de funcionamento, sem nenhuma degradação.

"Quando começamos a fazer os experimentos, os resultados foram impressionantes. Esperávamos uma boa estabilidade, mas não a ponto de não ter nenhuma degradação na mobilidade por mais de um ano," disse Kippelen.

Os transistores sobreviveram a mais de 20.000 ciclos de funcionamento, sem nenhuma degradação, mesmo quando foram submetidos ao dobro da sua corrente nominal. Mesmo dentro de uma câmara de plasma eles funcionaram por cinco minutos sem degradação.

A única coisa que não será recomendado fazer quando você tiver seus primeiros aparelhos flexíveis à base de eletrônica orgânica será mergulhá-los por uma hora em uma vasilha cheia de acetona - ao fazer isto, os cientistas descobriram que eles não vão pifar, mas não funcionarão tão bem.

Bibliografia:

Top-Gate Organic Field-Effect Transistors with High Environmental and Operational Stability
Do Kyung Hwang, Canek Fuentes-Hernandez, Jungbae Kim, William J. Postcavage Jr., Sung-Jin Kim, Bernard Kippelen
Advanced Materials
25 JAN 2011
Vol.: Article first published online
DOI: 10.1002/adma.201004278

 

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