Des scientifiques allemands affirment avoir développé des transistors à jonction bipolaire fabriqués à partir de matériaux organiques, ouvrant la voie à une électronique flexible et transparente.
L’étude, dirigée par Shu-Jen Wang, chercheur postdoctoral à l’Université technique de Dresde, a construit un transistor bipolaire organique utilisant du rubrène dopé. Cela pourrait aider l’industrie des semi-conducteurs à passer aux matériaux organiques et à améliorer l’accès à une large bibliothèque de matériaux pour la construction d’appareils électroniques.
Les transistors sont à la base des circuits numériques d’aujourd’hui et, à un niveau simple, permettent à un signal d’en contrôler un autre. Ils peuvent amplifier un signal ou basculer entre les états « activé » et « désactivé » en contrôlant un flux de porteurs de charge, qui sont soit des électrons, soit leur contrepartie positive (trous), soit les deux.
Il existe deux grandes classes de transistors : les transistors à effet de champ et les transistors bipolaires. La plupart des transistors sont constitués de matériaux inorganiques – le plus souvent du silicium. Au fil des décennies, les chercheurs ont commencé à explorer l’utilisation de matériaux organiques pour construire des transistors – qui pourraient créer des systèmes flexibles ou transparents – mais seuls les transistors à effet de champ ont été portés avec succès sur les nouveaux matériaux.
« Atteindre des niveaux élevés de mobilité [of charge carriers] est simple pour les matériaux inorganiques tels que le silicium, mais plus difficile pour les matériaux organiques. Néanmoins, depuis la première fabrication d’un transistor organique, d’une cellule solaire organique et d’une diode électroluminescente organique dans les années 1980, des progrès considérables ont été réalisés dans le domaine de l’électronique organique, en particulier dans l’industrie des écrans OLED », ont expliqué Julie Euvrard et Barry Rand. du Département de génie électrique et informatique de l’Université de Princeton.
« Les transistors bipolaires organiques n’ont pas été essayés auparavant car la mobilité des porteurs de charge dans les semi-conducteurs organiques est faible par rapport aux semi-conducteurs inorganiques », ont-ils déclaré.
« Le défi consiste donc à fabriquer un transistor bipolaire fonctionnel en concevant un matériau organique à haute mobilité pour les deux ». [types of] transporteur », ont déclaré les commentateurs. Étant donné que la propriété de faible mobilité des matériaux organiques est en partie due à un manque d’ordre cristallin, les chercheurs ont expliqué que ces films étaient fabriqués sur une fine matrice cristalline (environ 20 nanomètres) d’un semi-conducteur organique appelé rubrène.
Comme avantage secondaire du travail, les chercheurs ont pu mesurer la propriété semi-conductrice du matériau, connue sous le nom de longueur de diffusion des porteurs minoritaires, qui n’avait pas été étudiée auparavant dans les semi-conducteurs organiques.
« L’étude de Wang et ses collègues suggère que le transistor bipolaire organique pourrait fournir un moyen d’accéder à ce paramètre fondamental, permettant une meilleure compréhension de ces matériaux et l’amélioration des technologies existantes », ont déclaré Euvrard et Rand.
Dans l’article publié dans Nature mercredi, les chercheurs ont émis l’hypothèse que les semi-conducteurs organiques pourraient prendre en charge l’électronique à couches minces en raison de leurs matériaux à base de carbone biocompatibles à faible coût et de leur dépôt par des techniques simples telles que l’évaporation ou l’impression. L’approche pourrait «permettre l’utilisation de dispositifs semi-conducteurs organiques pour l’électronique omniprésente, tels que ceux utilisés sur ou dans le corps humain, ou sur les vêtements et les emballages.
« Nos résultats ouvrent la porte à de nouveaux concepts d’appareils dans l’électronique organique haute performance avec des vitesses de commutation toujours plus rapides », ont-ils conclu. ®
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