p O transistor é o bloco de construção mais fundamental da eletrônica, usado para construir circuitos capazes de amplificar sinais elétricos ou alterná-los entre 0s e 1s no coração da computação digital. A fabricação de transistores é um processo altamente complexo, Contudo, exigindo alta temperatura, equipamento de alto vácuo. p Agora, Os engenheiros da Universidade da Pensilvânia mostraram uma nova abordagem para fazer esses dispositivos:depositar sequencialmente seus componentes na forma de "tintas" de nanocristais líquidos.

p Seu novo estudo, publicado em Ciência , abre a porta para os componentes elétricos serem construídos em aplicações flexíveis ou vestíveis, já que o processo de baixa temperatura é compatível com uma ampla gama de materiais e pode ser aplicado em áreas maiores.

p Os transistores de efeito de campo baseados em nanocristais dos pesquisadores foram padronizados em suportes de plástico flexível usando revestimento de rotação, mas poderiam eventualmente ser construídos por sistemas de manufatura aditiva, como impressoras 3-D.

p O estudo foi liderado por Cherie Kagan, o professor Stephen J. Angello na Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas, e Ji-Hyuk Choi, em seguida, um membro de seu laboratório, agora é pesquisador sênior do Instituto Coreano de Geociências e Recursos Minerais. Han Wang, Soong Ju Oh, Taejong Paik e Pil Sung Jo, do laboratório Kagan, contribuíram para o trabalho. Eles colaboraram com Christopher Murray, um professor da Penn integra o conhecimento com nomeações na Escola de Artes e Ciências e Engenharia da Penn; Membros do laboratório Murray Xingchen Ye e Benjamin Diroll; e Jinwoo Sung, da Universidade Yonsei da Coreia.

p Os pesquisadores começaram tomando nanocristais, ou partículas em nanoescala quase esféricas, com as qualidades elétricas necessárias para um transistor e dispersar essas partículas em um líquido, fazer tintas nanocristais.

p O grupo de Kagan desenvolveu uma biblioteca de quatro dessas tintas:um condutor (prata), um isolante (óxido de alumínio), um semicondutor (seleneto de cádmio) e um condutor combinado com um dopante (uma mistura de prata e índio). "Dopar" a camada semicondutora do transistor com impurezas controla se o dispositivo transmite uma carga positiva ou negativa.

p "Esses materiais são colóides, assim como a tinta de sua impressora a jato de tinta, "Kagan disse, "mas você pode obter todas as características que deseja e espera dos materiais a granel análogos, como se eles são condutores, semicondutores ou isoladores.

p "Nossa pergunta era se você poderia colocá-los em uma superfície de forma que funcionassem juntos para formar transistores funcionais."

p As propriedades elétricas de várias dessas tintas nanocristais foram verificadas de forma independente, mas eles nunca foram combinados em dispositivos completos.

p “Este é o primeiro trabalho, "Choi disse, "mostrando que todos os componentes, o metálico, isolante, e camadas semicondutoras dos transistores, e até mesmo o doping do semicondutor poderia ser feito de nanocristais. "

p Esse processo envolve a estratificação ou a mistura deles em padrões precisos.

p Primeiro, a tinta de nanocristal de prata condutora foi depositada a partir de um líquido em uma superfície de plástico flexível que foi tratada com uma máscara fotolitográfica, em seguida, girou rapidamente para desenhá-lo em uma camada uniforme. A máscara foi então removida para deixar a tinta prateada no formato do eletrodo da porta do transistor. Os pesquisadores seguiram essa camada revestindo por rotação uma camada do isolante à base de nanocristal de óxido de alumínio, em seguida, uma camada do semicondutor à base de nanocristal de seleneto de cádmio e, finalmente, outra camada mascarada para a mistura de índio / prata, que forma a fonte do transistor e os eletrodos de drenagem. Após o aquecimento a temperaturas relativamente baixas, o dopante de índio se difundiu desses eletrodos para o componente semicondutor.

p "O truque de trabalhar com materiais baseados em soluções é garantir que, quando você adiciona a segunda camada, não lava o primeiro, e assim por diante, "Kagan disse." Tivemos que tratar as superfícies dos nanocristais, tanto quando eles estão pela primeira vez na solução quanto depois de serem depositados, para garantir que eles tenham as propriedades elétricas corretas e que fiquem juntos na configuração que desejamos. "

p Como esse processo de fabricação inteiramente baseado em tinta funciona em temperaturas mais baixas do que os métodos existentes à base de vácuo, os pesquisadores foram capazes de fazer vários transistores no mesmo suporte de plástico flexível ao mesmo tempo.

p "Fazer transistores em áreas maiores e em temperaturas mais baixas têm sido os objetivos de uma classe emergente de tecnologias, quando as pessoas pensam na Internet das coisas, eletrônicos flexíveis de grande área e dispositivos vestíveis, "Kagan disse." Ainda não desenvolvemos todos os aspectos necessários para que possam ser impressos, mas como esses materiais são todos baseados em soluções, demonstra a promessa desta classe de materiais e prepara o terreno para a manufatura aditiva. "