(PhysOrg.com) - Cuando se trata de fabricar productos elásticos, electrónica transparente, encontrar un material para fabricar transistores ha sido un desafío importante para los investigadores. Han explorado una variedad de materiales semiconductores convencionales, incluyendo moléculas, polímeros, y metales, pero estos materiales tienden a tener propiedades mecánicas y ópticas intrínsecamente pobres. Estos inconvenientes dificultan la realización de un transistor que pueda mantener su rendimiento óptico y eléctrico bajo una gran tensión. En un nuevo estudio, los investigadores han fabricado un Transistor transparente basado en grafeno y descubrió que, debido a la excelente óptica del grafeno, mecánico, y propiedades eléctricas, el transistor supera algunos de los problemas que enfrentan los transistores hechos de materiales semiconductores convencionales.

Los investigadores, dirigido por Jeong Ho Cho de la Universidad Soongsil en Seúl, Corea del Sur, y Jong-Hyun Ahn de la Universidad Sungkyunkwan en Suwon, Corea del Sur, han publicado su estudio en un número reciente de Nano letras .

“Nuestro trabajo incluye resultados importantes en comparación con los dispositivos estirables y transparentes informados en la literatura anterior, "Ahn dijo PhysOrg.com . "De hecho, Es casi imposible fabricar transistores que ofrezcan tanto estirabilidad mecánica como alta transparencia óptica en sustratos inusuales, como placas de goma o globos, utilizando materiales convencionales. En particular, Los dispositivos de grafeno tienen la ventaja de que pueden integrarse mediante procesos de impresión a temperatura ambiente sin vacío ni pasos de alta temperatura. Las capacidades de estos sistemas van mucho más allá de los sistemas convencionales basados ​​en materiales ".

Para fabricar el transistor, los investigadores sintetizaron capas individuales de grafeno y luego las apilaron capa por capa sobre una lámina de cobre. Utilizando técnicas de fotolitografía y grabado, los investigadores modelaron algunos de los elementos esenciales del transistor, incluidos los electrodos y el canal semiconductor, sobre el grafeno. Después de transferir estos componentes a un sustrato de caucho estirable, los investigadores imprimieron los componentes restantes (aisladores de puerta y electrodos de puerta) en el dispositivo utilizando gel de iones estirable.

Los investigadores encontraron que los transistores basados ​​en grafeno en sustratos de goma tenían varias características atractivas. Por ejemplo, Los procesos de impresión a baja temperatura hicieron que la técnica de fabricación fuera mucho más simple que las técnicas que requieren procesos de alta temperatura. También, los transistores hechos de materiales semiconductores inorgánicos convencionales no pueden fabricarse sobre sustratos de caucho debido a sus malas propiedades mecánicas, lo que limita su rango extensible.

Los resultados experimentales de los investigadores confirmaron el buen rendimiento de los transistores de grafeno. Demostraron que los dispositivos se podían estirar hasta un 5% por 1, 000 veces y aún mantienen sus buenas propiedades eléctricas. En un experimento, los investigadores fabricaron los transistores de grafeno en un globo de goma y midieron sus propiedades eléctricas mientras inflaban el globo. Cuando se estira más del 5%, las propiedades eléctricas comenzaron a degradarse, debido en parte a microfisuras y otros defectos en las películas de grafeno.

“Haremos un esfuerzo para mejorar el rango de capacidad de estiramiento y las propiedades electrónicas de los dispositivos de grafeno actuales y aplicarlos a varios dispositivos electrónicos portátiles y pieles sensoriales, —Dijo Ahn.

Los investigadores predicen que los transistores de grafeno podrían servir como un componente valioso en futuras aplicaciones electrónicas transparentes y extensibles. ofreciendo un rendimiento que sería difícil de lograr utilizando materiales electrónicos convencionales. Las aplicaciones pueden incluir pantallas enrollables, biosensores conformes que se moldean a sí mismos en una superficie subyacente, y otros.

“La electrónica extensible podría ser útil para diversas aplicaciones actuales y futuras, como pantallas portátiles y dispositivos de comunicación, biosensores conformables y extensibles (sensores cerebrales, catéteres de globo, etc.), piel sensorial para robótica, y monitores de salud estructural y cámaras de globo ocular, —Dijo Ahn. "Los dispositivos y las interconexiones extensibles crearían pantallas enrollables y portátiles. Los sensores estirables se pueden incrustar en guantes y ropa sin abultamiento. Los guantes de cirujano pueden monitorear constantemente el pH de la sangre y otros niveles químicos ".

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