在手機(jī)、冰箱、飛機(jī)、計(jì)算機(jī)…晶體管無(wú)處不在，但它們通常只在有限的電流范圍內(nèi)工作。LMU物理學(xué)家現(xiàn)在已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種有機(jī)晶體管，它在低電流和高電流下都能完美工作。

晶體管是控制電路中電壓和電流的半導(dǎo)體器件。為了降低經(jīng)濟(jì)和環(huán)境成本，電子設(shè)備必須變得更小和更有效。這首先適用于晶體管。在無(wú)機(jī)半導(dǎo)體領(lǐng)域，小于100納米的尺寸已經(jīng)是標(biāo)準(zhǔn)尺寸。在這方面，有機(jī)半導(dǎo)體一直未能跟上。此外，它們?cè)谳d劣運(yùn)輸方面的性能也差得多。

博科園-科學(xué)科普：但有機(jī)結(jié)構(gòu)還有其他優(yōu)勢(shì)，可以很容易地在工業(yè)規(guī)模上印刷，材料成本更低，并且可以透明地應(yīng)用于柔性表面。托馬斯·韋茨(Thomas Weitz)是LMU物理系的教授，也是慕尼黑納米系統(tǒng)計(jì)劃(Nanosystems Initiative Munich)的成員，他和團(tuán)隊(duì)正致力于優(yōu)化有機(jī)晶體管。在他們最新發(fā)表在《自然納米技術(shù)》上的文章中，他們描述了一種具有不同尋常結(jié)構(gòu)的晶體管制造，這種晶體管體積小、功能強(qiáng)大，而且最重要的是用途廣泛。

通過(guò)在生產(chǎn)過(guò)程中仔細(xì)剪裁一小組參數(shù)，他們已經(jīng)能夠設(shè)計(jì)出高或低電流密度的納米器件。主要的創(chuàng)新在于使用非典型幾何結(jié)構(gòu)，這也有利于組裝納米尺寸的晶體管。目標(biāo)是開(kāi)發(fā)一種晶體管設(shè)計(jì)，它結(jié)合了傳統(tǒng)晶體管驅(qū)動(dòng)大電流的能力和作為人工突觸所需的低壓操作。隨著垂直有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的成功組裝和表征，精確選擇尺寸和離子門控，這一目標(biāo)現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)。

新研究潛在應(yīng)用領(lǐng)域包括oled和傳感器，這些器件需要低電壓、高通態(tài)電流密度或大跨導(dǎo)。特別令人感興趣的是它們?cè)谒^記憶元素中的可能用途。記憶電阻器可以被認(rèn)為是人工神經(jīng)元，因?yàn)樗鼈兛梢杂脕?lái)模擬神經(jīng)元在處理電信號(hào)時(shí)的行為。通過(guò)微調(diào)記憶裝置的幾何結(jié)構(gòu)，它可以應(yīng)用于多種情境，比如人工突觸中的學(xué)習(xí)過(guò)程。研究人員已經(jīng)為該設(shè)備提交了專利申請(qǐng)，使他們能夠開(kāi)發(fā)新的工業(yè)用晶體管結(jié)構(gòu)。

博科園-科學(xué)科普｜研究/來(lái)自: 慕尼黑大學(xué)路德維希馬克西米利安大學(xué)

參考期刊文獻(xiàn):《Nature Nanotechnology》

DOI: 10.1038/s41565-019-0407-0

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