(PhysOrg.com) -- Lorsqu'il s'agit de fabriquer des tissus extensibles, électronique transparente, trouver un matériau pour fabriquer des transistors a été un défi important pour les chercheurs. Ils ont exploré une variété de matériaux semi-conducteurs conventionnels, y compris les molécules, polymères, et métaux, mais ces matériaux ont tendance à avoir des propriétés optiques et mécaniques intrinsèquement médiocres. Ces inconvénients rendent difficile la réalisation d'un transistor capable de conserver ses performances optiques et électriques sous une contrainte élevée. Dans une nouvelle étude, les chercheurs ont fabriqué un étirable, transistor transparent à base de graphène et a constaté que, en raison de l'excellente optique du graphène, mécanique, et propriétés électriques, le transistor surmonte certains des problèmes rencontrés par les transistors constitués de matériaux semi-conducteurs conventionnels.

Les chercheurs, dirigé par Jeong Ho Cho de l'Université Soongsil de Séoul, Corée du Sud, et Jong-Hyun Ahn de l'Université Sungkyunkwan de Suwon, Corée du Sud, ont publié leur étude dans un récent numéro de Lettres nano .

« Notre travail comprend des résultats importants par rapport aux dispositifs extensibles et transparents rapportés dans la littérature précédente, " Ahn a dit PhysOrg.com . « En fait, il est presque impossible de fabriquer des transistors qui offrent à la fois une extensibilité mécanique et une transparence optique élevée sur des substrats inhabituels tels que des plaques de caoutchouc ou des ballons en utilisant des matériaux conventionnels. En particulier, Les dispositifs au graphène ont l'avantage de pouvoir être intégrés à l'aide de procédés d'impression à température ambiante sans étapes de vide ou de haute température. Les capacités de ces systèmes vont bien au-delà des systèmes conventionnels basés sur les matériaux.

Pour fabriquer le transistor, les chercheurs ont synthétisé des couches uniques de graphène, puis les ont empilés couche par couche sur une feuille de cuivre. En utilisant des techniques de photolithographie et de gravure, les chercheurs ont modelé certains des éléments essentiels du transistor, comprenant les électrodes et le canal semi-conducteur, sur le graphène. Après avoir transféré ces composants sur un substrat en caoutchouc étirable, les chercheurs ont imprimé les composants restants – les isolants de grille et les électrodes de grille – sur l'appareil à l'aide d'un gel ionique extensible.

Les chercheurs ont découvert que les transistors à base de graphène sur des substrats en caoutchouc présentaient plusieurs caractéristiques intéressantes. Par exemple, les procédés d'impression à basse température ont rendu la technique de fabrication beaucoup plus simple que les techniques qui nécessitent des procédés à haute température. Aussi, les transistors en matériaux semi-conducteurs inorganiques classiques ne peuvent pas être fabriqués sur des substrats en caoutchouc en raison de leurs mauvaises propriétés mécaniques, ce qui limite leur portée extensible.

Les résultats expérimentaux des chercheurs ont confirmé les bonnes performances des transistors au graphène. Ils ont montré que les appareils pouvaient être étirés jusqu'à 5% pour 1, 000 fois tout en conservant leurs bonnes propriétés électriques. Dans une expérience, les chercheurs ont fabriqué les transistors au graphène sur un ballon en caoutchouc et mesuré ses propriétés électriques pendant qu'ils gonflaient le ballon. Lorsqu'il est étiré à plus de 5%, les propriétés électriques ont commencé à se dégrader, dû en partie aux microfissures et autres défauts des films de graphène.

« Nous nous efforcerons d'améliorer la plage d'extensibilité et les propriétés électroniques des dispositifs de graphène actuels et de les appliquer à divers appareils électroniques portables et peaux sensorielles, », a déclaré Ahn.

Les chercheurs prédisent que les transistors au graphène pourraient servir de composant précieux dans les futures applications électroniques transparentes et extensibles, offrant des performances difficiles à atteindre avec des matériaux électroniques conventionnels. Les applications peuvent inclure des écrans enroulables, des biocapteurs conformes qui se forment sur une surface sous-jacente, et d'autres.

« L'électronique extensible pourrait être utile pour diverses applications actuelles et futures, tels que les écrans portables et les dispositifs de communication, biocapteurs conformables et extensibles (capteurs cérébraux, cathéters à ballonnet, etc.), peau sensorielle pour la robotique, et des moniteurs de santé structurelle et des caméras oculaires, », a déclaré Ahn. « Des interconnexions et des appareils extensibles créeraient des écrans enroulables et portables. Des capteurs extensibles pourraient être intégrés dans des gants et des vêtements sans encombrement. Les gants de chirurgien pourraient surveiller en permanence le pH sanguin et d'autres niveaux de produits chimiques.

Copyright 2011 PhysOrg.com.
Tous les droits sont réservés. Ce matériel ne peut pas être publié, diffuser, réécrit ou redistribué en tout ou en partie sans l'autorisation écrite expresse de PhysOrg.com.