Transistor làm từ gỗ – Physics World

Transistor làm từ gỗ – Physics World

Dấu thời gian: 16:2023 sáng ngày 4 tháng 30 năm XNUMX

Một bóng bán dẫn làm từ một tấm gỗ kết hợp các polyme dẫn điện trong toàn bộ vật liệu
Gỗ biến đổi điều chỉnh dòng điện: các nhà nghiên cứu tại Đại học Linköping, cùng với các đồng nghiệp từ Viện Công nghệ Hoàng gia KTH, đã phát triển bóng bán dẫn điện đầu tiên trên thế giới làm bằng gỗ. (Lịch sự: Thor Balkhed)

Các nhà nghiên cứu ở Thụy Điển đã chế tạo một bóng bán dẫn từ một tấm gỗ bằng cách kết hợp các polyme dẫn điện khắp vật liệu theo cách giữ lại không gian cho chất điện phân dẫn ion. Về nguyên tắc, kỹ thuật mới có thể sử dụng gỗ làm khuôn cho nhiều linh kiện điện tử, mặc dù nhóm Đại học Linköping thừa nhận rằng các thiết bị làm từ gỗ không thể cạnh tranh với mạch truyền thống về tốc độ hoặc kích thước.

Do Isak Engquist of Phòng thí nghiệm điện tử hữu cơ của Linköping, các nhà nghiên cứu bắt đầu bằng cách loại bỏ lignin khỏi tấm gỗ balsa (được chọn vì nó không có hạt và có cấu trúc đồng đều) bằng cách sử dụng NaClO2 xử lý nhiệt và hóa chất. Vì lignin thường chiếm 25% gỗ nên việc loại bỏ nó sẽ tạo ra phạm vi đáng kể cho việc kết hợp các vật liệu mới vào cấu trúc còn lại.

Sau đó, các nhà nghiên cứu đặt gỗ đã được phân loại trong chất phân tán gốc nước chứa một loại polyme dẫn điện gọi là poly(3,4-ethylenedioxythiophene)–polystyrene sulfonate, hay PEDOT:PSS. Khi polyme này khuếch tán vào gỗ, vật liệu cách điện trước đó sẽ trở thành chất dẫn điện có độ dẫn điện lên tới 69 siemen trên mét – một hiện tượng mà các nhà nghiên cứu cho là do sự hình thành các cấu trúc vi mô PEDOT:PSS bên trong “giàn giáo” bằng gỗ 3D.

Tiếp theo, Engquist và các đồng nghiệp đã chế tạo một bóng bán dẫn sử dụng một mảnh gỗ balsa đã qua xử lý này làm kênh dẫn và các mảnh bổ sung ở hai bên để tạo thành một cổng bóng bán dẫn kép. Họ cũng ngâm bề mặt tiếp xúc giữa các cổng và kênh trong một loại gel dẫn ion. Trong cách sắp xếp này, được gọi là bóng bán dẫn điện hóa hữu cơ (OECT), đặt một điện áp vào (các) cổng sẽ kích hoạt phản ứng điện hóa trong kênh khiến các phân tử PEDOT không dẫn điện và do đó tắt bóng bán dẫn.

Hiệu suất bóng bán dẫn

Viết vào PNAS, Các nhà nghiên cứu báo cáo rằng bóng bán dẫn bằng gỗ mới điều chỉnh dòng điện trong kênh bóng bán dẫn dày 1 mm với tỷ lệ bật/tắt là 50. So với các bóng bán dẫn hiện đại thông thường, nó hoạt động với độ trễ đáng kể: việc bật nguồn mất khoảng năm giây , trong khi tắt mất một giây.

Engquist giải thích: “Bóng bán dẫn bằng gỗ của chúng tôi hoạt động theo nguyên lý khác với các bóng bán dẫn silicon thông thường chuyển mạch bằng điện trường”. “So với các bóng bán dẫn này, nó thực sự chậm và cồng kềnh và chúng tôi không hy vọng nó có thể cạnh tranh được với các bộ vi xử lý và mạch truyền thống.”

Thiết bị mới đáp ứng tốt với điều chế điện áp cổng, hoạt động ngang bằng với các OECT khác về mặt này. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu nhấn mạnh rằng họ không phát triển bóng bán dẫn bằng gỗ với bất kỳ ứng dụng cụ thể nào. “Chúng tôi làm điều đó bởi vì chúng tôi có thể,” Engquist nói.

Những điều cần làm với một bóng bán dẫn bằng gỗ

Khi được nhấn mạnh, Engquist gợi ý rằng các ứng dụng khả thi có thể bao gồm việc điều chỉnh các nhà máy điện tử và bất kỳ thiết bị nào, vì lý do nào đó, cần có chức năng điện bên trong gỗ.

Ông nói: “Vì kênh dẫn của bóng bán dẫn của chúng tôi quá lớn nên nó có thể chịu được dòng điện cao hơn các bóng bán dẫn hữu cơ thông thường”. Thế giới vật lý. “Ví dụ, chúng ta có thể tưởng tượng việc điều chỉnh dòng điện đến/từ các cảm biến, pin mặt trời, màn hình hoặc pin được tích hợp vào gỗ trong tương lai”.

Các nhà nghiên cứu hiện đang tìm cách cải thiện tính chất điện của gỗ dẫn điện. “Chúng tôi cũng hy vọng có thể tạo ra các thiết bị mới cùng với các đồng nghiệp của chúng tôi tại Phòng thí nghiệm Điện tử Hữu cơ, những người nằm trong số những người tiên phong trong lĩnh vực thực vật điện tử.”

Dấu thời gian:

Thêm từ Thế giới vật lý