Wissenschaftler der University of Massachusetts Lowell und Brewer Science, Inc. haben Kohlenstoffnanoröhren als Basis für Hochgeschwindigkeits-Dünnschichttransistoren verwendet, die auf Folien aus flexiblem Kunststoff gedruckt wurden. Mit ihrer Methode können großflächige elektronische Schaltkreise kostengünstig und in großen Mengen auf nahezu jedes flexible Substrat gedruckt werden.

Zu den Anwendungen für diese flexible Elektronik zählen elektronisches Papier, RFID-Tags (Radio Frequency Identification) zur Verfolgung von Waren und Personen sowie „Smart Skins“, bei denen es sich um Materialien und Beschichtungen handelt, die elektronische Schaltkreise enthalten, die Temperatur- oder Druckänderungen anzeigen können, z. B. in Flugzeugen oder Flugzeugen andere Objekte.

Das Drucken von Schaltkreisen auf Kunststoff ist keine neue Errungenschaft. Forscher haben gedruckte Schaltungen bei Raumtemperatur unter Verwendung verschiedener halbleitender Polymere als Trägertransportmedium hergestellt, und viele, viele Forschungsgruppen auf der ganzen Welt arbeiten weiterhin daran, den Prozess und das Produkt zu perfektionieren.

„Ein Problem bei diesen Polymeren besteht darin, dass sie eine begrenzte Ladungsträgerbeweglichkeit aufweisen, was bedeutet, dass Elektronen sie relativ langsam durchlaufen. Dies begrenzt die Geschwindigkeit der daraus hergestellten Geräte auf wenige Kilohertz “, sagte UMass Lowell-Professor Xuejun Lu, der entsprechende Forscher der Studie, zu PhysOrg.com .

Im Vergleich dazu haben moderne Computer Geschwindigkeiten von Hunderten von Megahertz bis zu mehr als einem Gigahertz.

Im Rahmen der gedruckten Elektronik wurden Kohlenstoffnanoröhren als Medium für Hochgeschwindigkeitstransistoren mit vielversprechenden Ergebnissen untersucht. Eine Methode, um die Nanoröhren auf dem Kunststoff abzuscheiden und mit Wärme zu „züchten“, erfordert jedoch sehr hohe Temperaturen, typischerweise um 900 ° C, was ein Haupthindernis für die Herstellung elektronischer Geräte darstellt.

Außerdem können Transistoren aus einzelnen Kohlenstoffnanoröhren oder Nanoröhrenfilmen niedriger Dichte, die durch Abscheiden einer geringen Menge einer Nanoröhrenlösung auf einem Substrat hergestellt werden, nur eine geringe Strommenge führen. Filme mit hoher Dichte (mehr als 1.000 Nanoröhren pro Quadratmikrometer oder ein Millionstel eines Meters) sind besser, aber die meisten sind nicht von ausreichender Qualität. Sie enthalten Kohlenstoffruß, der die Seitenwände der Nanoröhren bedeckt und den Trägerfluss behindert.

Um diese Probleme zu lösen, hat Brewer Science, Inc. eine elektronische Lösung für Kohlenstoffnanoröhren entwickelt. Mit einer Spritze, ähnlich dem Tintenstrahldrucken, haben die Forscher bei Raumtemperatur ein winziges Tröpfchen der Lösung auf eine transparente Kunststofffolie aufgetragen.

„Unsere elektronischen Lösungen enthalten hochreine Kohlenstoffnanoröhren ohne Verwendung eines Tensids. Die Ladungsträgermobilität unseres gedruckten Transistors ist viel höher als bei ähnlichen Geräten, die von anderen Gruppen entwickelt wurden. Er weist eine Geschwindigkeit von 312 Megahertz auf und kann einen hohen Strom führen “, sagte Dr. Xuliang Han, Senior Research Engineer bei Brewer Science.

Diese Forschung ist in der Online-Ausgabe von Micro & Nano Letters vom 16. November 2007 beschrieben.

Zitat: Micro & Nano Letters - Dezember 2007 - Band 2, Ausgabe 4, S. 96-98

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