Гибкие транзисторы научились делать ультратонкими Это может пригодиться для носимой электроники

Исследователи давно заинтересованы в поиске новых двумерных материалов для гибкой электроники, поскольку используемый в настоящее время кремний довольно хрупкий, непрозрачный и нерастяжимый, что понятным образом мешает его применению в высокотехнологичных гибких устройствах. Ученые из Стэнфордского университета решили взять одноатомный транзистор на основе дисульфида молибдена и попробовать придать полупроводникам гибкости. Гибкие микросхемы обычно создают на основе из полиимидов, полиэфирэфиркетона или прозрачной проводящей полиэфирной пленки. Проблема в том, что процессы производства полупроводников слишком теплоемкие для материалов основы, поэтому исследователи придумали поэтапный способ переноса транзисторов на гибкую основу.

Авторы исследования изготовили твердую основу из кремния, покрытого стеклом. Поверх стекла они разместили тонкий слой двумерного дисульфида молибдена, а сверху нанесли нанопаттерн из золота. Слои накладывали друг на друга методом осаждения из паровой фазы при температуре до 850°C. Твердая подложка выдерживает эту температуру, а полиимид, полиэфирэфиркетон и полиэфирная пленка распадаются уже при 400°C. Также благодаря твердой основе ученые сформировали сверхтонкие слои материалов, что было бы невозможным при нанесении напрямую на гибкую основу.

Скрыть текст

Перенос двумерного полупроводника и полупрозрачная подложка с перенесенными структурами

Как только основа остыла, ее поместили в ванну с деионизированной водой. В этой среде полупроводник отслоился от стекла, после чего его без повреждений перенесли на полиимид. В результате они получили гибкий транзистор из дисульфида молибдена на полупрозрачном полиимиде общей толщиной всего пять микронов. Нанопаттерн из золота рассеивает тепло, вырабатываемое полупроводником, и защищает гибкую основу от перегрева и деформации. Уменьшение размеров позволит не только разместить большее количество элементов, но и увеличить энергоэффективность.

Кроме того, созданные транзисторы могут пропускать большой ток при малом напряжении, что опять же гарантирует низкое энергопотребление. Теперь ученые занимаются усовершенствованием технологии, взяв за основу два других одноатомных полупроводника — селенид молибдена и селенид вольфрама. Вдобавок они проверят возможность интеграции гибких радиосхем в беспроводные устройства. Если эксперименты пройдут успешно, технология может пригодиться для развития устройств из области гибкой электроники — например, заметному повышению их прочности и энергоэффективности.