독일의 연구원들이 유기 반도체로 만든 최초의 바이폴라 트랜지스터를 만들었습니다. 새로운 트랜지스터는 뛰어난 성능, 수직 구조 및 높은 차동 증폭을 자랑하며 데이터를 고속으로 분석하고 전송해야 하는 고성능 박막 및 유연한 전자 장치에서 응용 프로그램을 찾을 수 있습니다.
트랜지스터는 회로를 통해 전하 캐리어(전자 또는 정공)의 흐름을 제어하는 스위치로 현대 전자 제품 전반에 걸쳐 사용됩니다. 바이폴라 트랜지스터는 전자와 정공을 모두 사용하기 때문에 특별하며 이러한 추가 기능은 고속 및 고전력 애플리케이션에 적합하다는 것을 의미합니다. 무기 반도체가 아닌 유기 반도체로 소자를 구축하면 전자 설계자에게 이러한 고속 및 고전력 소자를 유연하고 투명하게 만들 수 있는 범위를 제공할 수 있습니다.
가 이끄는 팀 칼 레오 of TU 드레스덴 은 이제 루브렌(rubrene)이라고 하는 유기 반도체의 고순도(결정질) 박막으로 유기 바이폴라 접합 트랜지스터를 구성함으로써 이 목표를 향한 한 걸음을 내디뎠습니다. 이 물질은 전하 이동도가 높기 때문에 전하 캐리어가 이를 통해 매우 빠르고 장거리로 이동합니다.
레이어별로
바이폴라 접합 트랜지스터는 p형 또는 n형 반도체 물질로 분리된 XNUMX개의 단자로 구성됩니다. 장치에서 이러한 반도체는 pnp 또는 npn 구성으로 교대로 배열됩니다.
Leo의 그룹은 이전에 p형 및 n형 루브렌 필름을 모두 만들었지만, 최신 연구에서는 약 20nm 두께의 매우 얇은 결정질 루브렌 층에서 이 필름을 엔지니어링하는 추가 단계를 수행했습니다. 그런 다음 필름은 후속 p- 및 n-층뿐만 아니라 i-형인 층에 대한 시드 역할을 합니다. "이러한 필름은 이전에 만들어졌지만 우리는 전기적으로 도핑하고 복잡한 장치 스택을 실현한 최초의 사람입니다."라고 Leo가 설명합니다.
장치 특성화
연구원들은 새로운 장치의 전환 주파수(기본적으로 속도의 척도)가 1.6GHz라고 추정합니다. 이는 수직 구성 장치의 경우 40MHz, 수평 구성 장치의 경우 160Hz인 유기 전계 효과 트랜지스터(OFET)의 기록보다 훨씬 높습니다. 그러나 Leo는 전압당 장치의 속도가 성능에 대한 보다 적절한 척도라고 말합니다. "여기서 약 400MHz/V의 새로운 장치는 이전 유기 트랜지스터보다 거의 XNUMX배 더 빠릅니다."라고 그는 말합니다.
유기 트랜지스터는 새로운 높이에 도달
게다가 레오는 말한다. 물리 세계 연구팀의 새로운 트랜지스터는 유기 물질에 대한 중요한 소자 매개변수인 소수 캐리어 확산 길이를 결정하는 데 사용될 수 있습니다. 소자 효율 최적화의 핵심인 이 매개변수는 소수 캐리어(p형 반도체의 전자, n형 반도체의 정공)가 반대 전하의 캐리어와 재결합하기 전에 이동할 수 있는 거리입니다. 실리콘에서 이 양은 길이가 수 미크론일 수 있습니다. 유기물의 가치는 훨씬 더 작을 것으로 예상되었지만 이 종류의 재료에서는 기본적으로 알려지지 않았다고 Leo는 말합니다.
이 작업에 사용된 고도로 정렬된 레이어에서 TU Dresden 팀은 소수 캐리어 확산 길이가 트랜지스터가 잘 작동하도록 하기에 충분히 긴 50nm라고 결정했습니다. 그러나 Leo는 재료의 어떤 매개변수가 이 양을 제어하고 어떻게 최적화할 수 있는지 결정하기 위해서는 추가 연구가 필요하다고 강조합니다.
연구진에 따르면 새로운 트랜지스터는 데이터를 고속으로 분석하고 전송해야 하는 신호 처리 및 무선 전송과 같은 응용 분야에 사용될 수 있습니다. 그들은 이제 작동 속도를 직접 측정할 수 있는 장치의 누설 전류를 줄이기 위해 노력하고 있습니다. "우리는 또한 고차원 레이어 기술을 다른 장치에 일반화하고 싶습니다."라고 Leo가 밝혔습니다.
팀은 다음에서 작업을 설명합니다. 자연.
