Резиновые транзисторы создают эластичную логику и сенсорные датчики

Рассматриваемый полупроводник — поли (3-гексилтиофен) — «P3HT».

Это не первый раз, когда команда создает эластичные транзисторы из этого материала, но впервые такая высокая подвижность носителей была достигнута и сохранена во время растяжения — результат новой технологии изготовления, в которой исходный P3HT представляет собой пленку. бросить на поверхность воды.

Литье включает растворение полимера в толуоле и осторожное выливание раствора в воду. Раствор плавает, и ни один из его компонентов не растворяется в воде.

По словам ученых, по мере испарения толуола молекулы P3HT самоорганизуются в упорядоченную пленку — гидрофобная природа полимера побуждает его цепи объединяться, поскольку они минимизируют контакт с водой, что приводит к сильному π-π-накоплению.

После схватывания пленку можно осторожно перенести на подложку — в данном случае на тонкий гибкий лист полидиметилсилоксана (ПДМС).

Транзисторы были созданы путем модификации подложки PDMS перед ее покрытием пленкой P3HT — нанесением смеси наночастиц золота и нанопроволоки серебра в P3HT для создания контактов стока и истока.

После того как вся вода высохла из структуры P3HT-on-PDMS, был нанесен слой непроводящего геля, чтобы сформировать изолятор затвора.

Готовые транзисторы с каналом p-типа работали с напряжениями на затворе от 0 до -4 В, обеспечивая коэффициент включения-выключения 2 × 10 ⁵ .

Поскольку доступны только p-канальные устройства, логические вентили были сконструированы с транзистором активной нагрузки, подключенным затвор-исток, внизу и последовательно или параллельно подключенными верхними транзисторами, в зависимости от требуемой логической функции.

Датчик, представляющий собой матрицу измерения давления 5 x 5, был создан с использованием планарного процесса, который вводил небольшой чувствительный к силе резистивный патч последовательно с каждым стоком транзистора, что позволяло считывать сопротивления с использованием пяти словарных строк и пяти битовых строк.

Как часть экспериментальной руки робота (на фото), предназначенной для обеспечения тактильной обратной связи для телемедицины, эти резистивные массивы были усилены, чтобы сформировать чувствительную электронную кожу.

Эта работа описана в «воздухе / воде межфазной собранных резиноподобного полупроводникового нанопленки для полностью эластичных интегрированной электроники» , четкой работы хорошо написанными , опубликованной в Science Авансах.