(PhysOrg.com) -- Des chercheurs de l'Université Rice ont découvert que des films minces de nanotubes créés avec des imprimantes à jet d'encre offrent une nouvelle façon de fabriquer des transistors à effet de champ (FET), l'élément de base des circuits intégrés.

Bien que la technique ne se réduise pas exactement aux niveaux requis pour les microprocesseurs modernes, Robert Vajtai de Rice espère qu'il sera utile aux inventeurs qui souhaitent imprimer des transistors sur des matériaux de toute nature, en particulier sur des substrats souples.

Dans les résultats publiés la semaine dernière dans l'édition en ligne de ACS Nano , Des scientifiques rizicoles travaillant avec des chercheurs en Finlande, L'Espagne et le Mexique ont créé des circuits à base de nanotubes à l'aide d'imprimantes à jet d'encre haut de gamme et d'encres personnalisées.

Vajtai, membre du corps professoral du département de génie mécanique et de science des matériaux de Rice, le mieux classé, dirigé l'étude. Pulickel Ajayan, Benjamin M. et Mary Greenwood Anderson de Rice, professeur en génie mécanique et science des matériaux et en chimie, est co-auteur.

Le processus impliquait l'analyse minutieuse d'échantillons de circuits imprimés avec des nanotubes de carbone à paroi unique fonctionnalisés avec quatre types de molécules. Les chercheurs ont découvert qu'une seule couche d'encre infusée de nanotubes imprimée sur une feuille transparente ne conduisait pas très bien l'électricité. Mais l'ajout de couches a augmenté les connexions entre les nanotubes, et donc une conductivité accrue.

"La clé est d'imprimer le nombre approprié de couches pour obtenir le type de conduction que vous souhaitez, soit métallique soit semi-conducteur, " Vajtai a dit, ajoutant que les chercheurs n'ont fait aucune tentative pour séparer les nanotubes métalliques des semi-conducteurs, ce qui a grandement simplifié le processus.

Ils ont découvert qu'à température ambiante, le transport électrique a eu lieu à travers le réseau de nanotubes semi-conducteurs et métalliques. A basse température, les nanotubes semi-conducteurs sont devenus des isolants, c'est ainsi que l'effet tunnel électronique entre les nanotubes métalliques adjacents a pris le relais.

Finalement, pour construire des transistors, l'équipe a utilisé deux des quatre mélanges étudiés de nanotubes fonctionnalisés comme éléments constitutifs. Les nanotubes pour les canaux conducteurs ont été traités avec du polyéthylène glycol (PEG) tandis que la source, les électrodes de drain et de grille ont été imprimées avec des nanotubes carboxylés. Une couche de PEG a été utilisée comme diélectrique de grille.

"Ce n'est pas un transistor parfait, mais il est applicable en électronique numérique, " dit Vajtai. " Il y a quelques limitations. Je doute que quiconque puisse prendre une imprimante à jet d'encre à 60 $ et imprimer des circuits électroniques prédéfinis. Mais avec une imprimante haut de gamme, c'est un processus assez simple et vous permet de rassembler tout ce que vous voulez. » Il s'attend à ce que la fabrication de nano-FETS en vrac nécessite un processus plus proche de la sérigraphie.

Bien que les FET de test des chercheurs soient relativement grands - environ un millimètre carré - ils ont signalé que les circuits pouvaient être réduits à environ 100 microns, environ la largeur d'un cheveu humain, avec une longueur de canal d'environ 35 microns - la taille de la tête d'impression. Les rétrécir davantage pourrait être possible avec des têtes d'impression plus petites ou des surfaces hydrophiles ou hydrophobes prétraitées.

Vajtai a déclaré que les FET à base de nanotubes seraient bons pour les applications basées sur la logique qui peuvent être imprimées sur une surface flexible mais n'ont pas besoin d'un grand nombre de circuits. "Dites que vous voulez avoir un imperméable fait de transistors - faire tout ce qu'un imperméable doit faire qui nécessite de l'électricité, comme le contrôle et l'analyse des signaux de plusieurs capteurs et sources lumineuses, Pour la sécurité. Ça peut être fait."