(PhysOrg.com) - Los dispositivos electrónicos no pueden funcionar bien a menos que todos los transistores, o interruptores, dentro de ellos permiten que la corriente eléctrica fluya fácilmente cuando están encendidos. Un equipo de ingenieros ha determinado por qué algunos transistores hechos de cristales orgánicos no funcionan bien, dando ideas sobre cómo hacer que funcionen mejor.

Proporcionar información sobre una inconsistencia frustrante en el rendimiento de la electrónica fabricada con materiales orgánicos, Los investigadores de Stanford han demostrado que la forma en que se alinean los límites entre los cristales individuales en una película puede hacer una diferencia de 70 veces en la facilidad con la que la corriente, o cargas eléctricas, puede moverse a través de transistores.

La investigación, que podría ayudar a los ingenieros a diseñar mejores pantallas digitales y otros dispositivos, fue publicado en línea el 8 de noviembre en la revista Materiales de la naturaleza .

Los semiconductores orgánicos tienen mucho que ofrecer en electrónica. Son baratos y flexibles, y el proceso de producción es mucho más simple que para los chips de silicio tradicionales. Aplicaciones como pantallas de visualización de computadoras, letreros digitales o revistas hechas de "papel electrónico" han sido posibilidades durante más de una década, pero todo su potencial parece estar siempre a la vuelta de la esquina. Un problema persistente es que el rendimiento de un transistor a otro varía mucho más de lo que se puede permitir en dispositivos comercialmente viables.

"Puede hacer un solo dispositivo que tenga una alta 'movilidad de carga, 'pero realmente necesitas hacer miles de ellos, "dijo Alberto Salleo, profesor asistente de ciencia e ingeniería de materiales en Stanford y coautor principal del artículo. "La mayoría de los grupos de investigación informan una gran variación en esa movilidad. Lo que hicimos aquí fue tratar de comprender qué causa la variación".

Estudio sistemático

El grupo de Salleo dirigió un equipo multidisciplinario de investigadores para realizar un estudio sistemático de un posible culpable del funcionamiento inconsistente del transistor en los dispositivos policristalinos:los límites del "grano" entre los cristales. Resulta que las diferencias en la alineación de los límites pueden hacer que el camino que deben seguir las cargas eléctricas a través de un transistor se parezca más a un trabajo desarticulado a través de la seguridad del aeropuerto que a la carrera de un velocista.

Para examinar el papel que juega la alineación de límites, el autor principal del artículo, estudiante de posgrado Jonathan Rivnay, crecieron cristales de un semiconductor orgánico llamado PDI8-CN2, sintetizado en Northwestern University y Polyera Corp., una empresa de electrónica orgánica, utilizando un proceso que asegura una alineación consistente de cristal a cristal en una dirección particular.

Luego hizo transistores en los que las cargas podían fluir a través de moléculas que estaban bien alineadas entre sí, y otros donde las moléculas estaban desalineadas a través de los límites de los granos. El primer tipo de transistores funcionó mucho mejor. Fue más allá para vincular las propiedades de estos límites al empaquetamiento molecular en los cristales.

Además de las mediciones eléctricas directas del equipo, los investigadores emplearon información de extensos cálculos teóricos, realizado por el coautor John E. Northrup en Xerox Palo Alto Research Center, y con análisis de rayos X dirigido por el coautor Michael Toney en Stanford Synchrotron Radiation Lightsource.

Podría influir en la producción futura

Rivnay dijo que el trabajo del equipo podría influir fuertemente en cómo se fabrican los componentes electrónicos de cristal orgánico en el futuro.

"El problema de comprender los defectos en los materiales electrónicos orgánicos, incluidos los límites de grano, es muy importante para cualquier aplicación de dispositivo, ", Dijo Rivnay." Al comprender mejor lo que sucede en estos límites, y lo perjudiciales que son, Se pueden realizar mejoras tanto en la fase química como en la fase de diseño y fabricación del proceso. De esta forma, los dispositivos pueden ser más reproducibles y tener un mejor rendimiento ".

Otros autores fueron los estudiantes graduados de Stanford Leslie Jimison en Ciencia e Ingeniería de Materiales y Rodrigo Noriega en Física Aplicada; El químico Tobin Marks de la Universidad Northwestern; El investigador de Polyera Corp. Shaofeng Lu; y Antonio Facchetti, miembro de la facultad de Northwestern y director de tecnología de Polyera. La financiación provino de varias instituciones federales de EE. UU., incluidos los departamentos de Defensa y Energía y la National Science Foundation, así como la Universidad de Ciencia y Tecnología King Abdullah en Arabia Saudita.

Proporcionado por la Universidad de Stanford (noticias:web)