一个晶体管用于所有用途

一个晶体管用于所有用途

在手机、冰箱、飞机上,晶体管随处可见。但它们通常只在有限的电流范围内工作。LMU物理学家现在已经开发出一种有机晶体管,在低电流和高电流下都能完美工作。

晶体管是控制电路中电压和电流的半导体器件。为了降低经济和环境成本,电子设备必须变得更小和更有效。这首先适用于晶体管。在无机半导体领域,100纳米以下的尺寸已经是标准尺寸。在这方面,有机半导体一直未能跟上。此外,它们在电荷载体运输方面的性能也相当差。但是有机结构还有其他优势。它们可以很容易地在工业规模上印刷,材料成本较低,并且可以透明地应用于柔性表面。

ThomasWeitz是LMU物理系的教授,也是慕尼黑纳米系统计划的成员,他的团队正在集中精力优化有机晶体管。在他们最新出版的《自然纳米技术》杂志上,他们描述了一种特殊结构的晶体管的制造,这种晶体管很小,功能强大,最重要的是用途广泛。通过在生产过程中仔细地裁剪一组参数,他们已经能够为高或低电流密度设计纳米级器件。主要的创新在于使用不典型的几何结构,这也有助于组装纳米晶体管。

“我们的目标是开发一种晶体管设计,这种设计结合了驱动典型经典晶体管的大电流的能力和用作人工突触所需的低压操作,”Weitz说。随着尺寸可精确选择的垂直有机场效应晶体管和离子选通器件的成功组装和表征,这一目标已经实现。

新器件的潜在应用领域包括需要低电压、高导通电流密度或大跨导的OLED和传感器。特别有趣的是它们在所谓的记忆元件中的可能用途。“记忆电阻器可以被认为是人工神经元,因为它们可以用来模拟处理电信号时神经元的行为,”Weitz解释说。“通过微调记忆电阻器件的几何结构,它可以应用于各种环境,如人工突触的学习过程。”研究人员已经提交了该器件的专利申请,使他们能够开发出新的晶体管结构,供工业使用。

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