(PhysOrg.com) -- Récemment, les chercheurs ont développé des transistors à couche mince (TFT) à base de nanotubes de carbone dans l'espoir de créer des souple, appareils transparents, tels que le papier électronique et les étiquettes RFID. Cependant, l'un des plus grands défis qui freinent les performances des transistors est un compromis entre les propriétés des nanotubes métalliques et semi-conducteurs qui composent les transistors. Dans une nouvelle étude, les chercheurs ont développé une nouvelle façon de fabriquer des réseaux de nanotubes qui résout en partie ce problème, et montrer que les réseaux de nanotubes pourraient être utilisés pour fabriquer des transistors ainsi que des circuits intégrés (CI) flexibles.

Les chercheurs, Dong-ming Sun de l'Université de Nagoya à Nagoya, Japon, et coauteurs de là-bas et de l'Université Aalto en Finlande, ont publié leur étude sur la fabrication de TFT et de circuits intégrés haute performance sur flexible, substrats transparents dans un récent numéro de Nature Nanotechnologie .

« Nous avons montré que, sans tenir compte de la chiralité des nanotubes de carbone, les nanotubes de carbone cultivés peuvent être utilisés pour fabriquer des TFT et des circuits intégrés haute performance, conduisant à une technique simple et rapide pour un faible coût, électronique souple, », a déclaré le co-auteur Yutaka Ohno de l'Université de Nagoya PhysOrg.com . « Les appareils légers et flexibles tels que les téléphones portables et le papier électronique attirent de plus en plus l'attention pour leur rôle dans la réalisation d'une société de l'information plus intelligente et plus verte. Il est important de fabriquer de tels dispositifs à un coût extrêmement bas en remplaçant les supports papier conventionnels tels que les journaux et les magazines. Notre travail peut fournir une telle technologie.

Comme les chercheurs l'ont expliqué dans leur étude, Les réseaux de nanotubes contiennent à la fois des nanotubes métalliques et semi-conducteurs. Alors qu'une plus grande quantité de nanotubes métalliques augmente la mobilité des porteurs de charge du transistor, il diminue également le rapport marche/arrêt.

Étant donné que ces deux caractéristiques sont importantes pour les performances globales du transistor, les chercheurs de la nouvelle étude ont trouvé un moyen d'optimiser les deux caractéristiques en fabriquant un réseau de nanotubes avec certaines propriétés uniques. Par exemple, la morphologie du réseau est constituée de rectilignes, nanotubes relativement longs (10 micromètres) (dont 30% métalliques) par rapport aux autres réseaux de nanotubes. Le nouveau réseau utilise également plus de jonctions Y que de jonctions X entre les nanotubes. Étant donné que les jonctions Y ont une zone de jonction plus grande que les jonctions X, ils ont également une résistance de jonction plus faible.

En utilisant ce réseau de nanotubes, les chercheurs ont fabriqué des TFT qui démontrent simultanément une mobilité élevée des porteurs de charge et un rapport marche/arrêt, offrant des performances nettement meilleures que les précédents transistors à base de nanotubes. Les chercheurs ont expliqué que la mobilité élevée est due à la morphologie unique du réseau de nanotubes, tandis que le rapport marche/arrêt élevé peut être attribué à la plus faible densité de nanotubes métalliques, qui peut être contrôlé pendant le processus de fabrication.

Après avoir construit les transistors, les chercheurs ont fabriqué un circuit intégré capable de logique séquentielle – le premier circuit de ce type basé sur des transistors à nanotubes de carbone à ce jour. Dans les circuits logiques séquentiels, la sortie dépend à la fois de l'entrée actuelle ainsi que de l'historique de l'entrée, de sorte que ces circuits ont des fonctions de stockage ou de mémoire.

Les chercheurs prédisent que, en intensifiant le processus de fabrication et en utilisant des techniques d'impression améliorées, ces TFT à base de nanotubes pourraient conduire au développement de peu coûteux, et électronique flexible.

« Notre plan à court terme est de démontrer la fabrication roll-to-roll de matrices TFT et de circuits intégrés à base de CNT, " Ohno a dit. « Pour ce faire, nous devons remplacer toutes les techniques lithographiques par des techniques d'impression à haut débit. Pour la commercialisation, nous devons améliorer davantage l'uniformité des caractéristiques TFT, mais nous visons une commercialisation d'ici cinq ans.

Copyright 2010 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.