Nuevos transistores transparentes de grafeno y nanotubos de carbono con dieléctrico arrugado

Dibujo20130422 Photographs of stretchable TFT arrays transferred onto various substrates

Fabricar transistores en películas transparentes que se puedan estirar y pegar sobre cualquier superficie no es nada fácil. En los transistores de efecto de campo (FET) el mayor problema es el dieléctrico, poco robusto ante deformaciones y estiramientos. Se ha publicado en Nature Materials una nueva propuesta de transistor de grafeno y nanotubos de carbono que soluciona el problema del dieléctrico usando una capa de Al2O3 arrugada que atrapa aire, capaz de resistir estiramientos de hasta el 20% sin degradación apreciable de sus propiedades. Gracias a ello se puede pegar a superficies arrugadas como un tubo de pasta de dientes. El artículo técnico es Sang Hoon Chae et al., “Transferred wrinkled Al2O3 for highly stretchable and transparent graphene–carbon nanotube transistors,” Nature Materials 12: 403–409, 2013.

Dibujo20130422 stretchable FET graphene al2O3 SWCNT

El mayor desafío a la hora de fabricar el nuevo tipo de transistor ha sido cómo depositar una capa de 50 nm de espesor de Al2O3 sobre un sustrato de grafeno logrando que quede arrugada; para ello se utiliza un soporte rugoso de cobre que luego tiene que ser eliminado. Las arrugas con una amplitud de unos 50 nm retienen en su interior aire que ayuda a funcionamiento del dispositivo, reduciendo en un orden de magnitud las corrientes de fuga en el electrodo de puerta (gate) del transistor.

Dibujo20130422 Schematic illustration and the finite element method simulation of the inhomogeneous field distribution between SWCNT channel and graphene gate electrode

Lo más delicado del dispositivo es que su funcionamiento depende de la densidad (o concentración) de nanotubos colocados encima del dieléctrico. Durante los estiramientos del dispositivo mayores del 20%, esta densidad se reduce localmente degradando el funcionamiento del dispositivo; pero si se incrementa la densidad inicial también se degradan las prestaciones incluso sin estiramiento.

En resumen, un dispositivo muy curioso que muestra que los transistores del futuro pueden ser diseñados utilizando ideas que hace unos años nos habrían parecido absurdas, como una capa nanométrica de material arrugado que retiene aire en su interior.

3 pensamientos en “Nuevos transistores transparentes de grafeno y nanotubos de carbono con dieléctrico arrugado

    • Fer137, quizás tendría que haberlo acortado a “Nuevos transistores transparentes”

  1. Y… ¿El calor? la disipación térmica es importante, puede degradar el funcionamiento. Tomemos por ejemplo un diseño para un interruptor de alta velocidad modulada por anchura de pulso. Donde en algunos casos el ciclo de trabajo requiera que este más encendido que apagado aumentando la temperatura… podrá ser muy flexible y transparente el transistor… todo lo que quieras; pero… el disipador de calor no.
    Saludos JGR.

Los comentarios están cerrados.