Гибкая прозрачная электроника: сегодня начало новой эры

Профессор Чонгву Жу Профессор Чонгву Жу

Учеными создана первая коммерческая прозрачная и гибкая матрица транзисторов из нанотрубок.

Ученые держат в руках бесцветный и прозрачный диск диаметром около 12 сантиметров (5 дюймов), который является матрицей транзисторов с использованием нанотрубок. Можно сказать, что с появлением этого устройства электроника начинает новый виток – гибкие прозрачные дисплеи, электронная бумага, тонкие прозрачные компьютеры и другие устройства хранения данных становятся реальностью.

Нет нужды говорить о важности этого события. Мы так часто писали, и обнадеживали читателей, что вот-вот, и наступит всеобщая эра прозрачной электроники, мы видели ее первые шаги и становление, правда, в виде многочисленных экспериментов, далеких от технологии.

Но нанотехнологии не стоят на месте, и теперь, диск, изготовленный с помощью методов промышленной электроники и состоящий из 20000 высокоскоростных нанотрубочных транзисторов является лучшим доказательством мощи и возможностей нанотехнологий. Пусть это произошло не в 2007, как планировали аналитики, но все же и конец 2008 – неплохой старт для технологии, которая изменит облик большинства коммерческих электронных устройств.

Диск создали ученые Фумиаки Ишикава (Fumiaki Ishikawa) и Хсиях-Канг Чанг (Hsiaoh-Kang Chang) из Инженерной Школы в Витерби (USC Viterbi School of Engineering) при Университете Южной Калифорнии (University of Southern California). Под руководством профессора Чонгву Жу (Chongwu Zhou) они решали частичную проблему – нанесение тонких слоев нанотрубочных матриц на стеклянные поверхности, а в итоге их исследования завершились созданием высокоплотной прозрачной матрицы нанотрубочных транзисторов.

Оказалось, что ее можно наносить на закаленное стекло, но и без него матрица работает замечательно. Диск с транзисторами напечатан с помощью недорогой технологии низкотемпературной обработки, позволяющей нанести матрицу на гибкие тканевые или пластиковые основы.

Прозрачный диск TTFTs, созданный ученымиРис. 1. Прозрачный диск TTFTs, созданный учеными

Дополнительно ученым удалось соединить матрицу прозрачных нанотранзисторов с GaN светодиодами, изменяющими светосилу в 1000 раз при подаче на них энергии. Фактически – это первый шаг в сторону производства коммерческих прозрачных дисплеев на основе прозрачной электроники.

Полученная нами матрица нанотрубок, фактически, – основной строительный блок более сложных электронных приборов, – поясняет один из исследователей.

Нанотрубки – основа транзисторов матрицы, связаны с микроскопическими электродами из оксида иридия, выполняющими функции стоков, истоков и затворов. Сами же нанотрубки несут сугубо токопроводящую роль. Ну и обеспечивают необходимую механическую пластичность всего устройства.

Ранее подобные эксперименты не приносили желаемого результата. Транзисторы были либо слишком медленными, либо механически жесткими. Осложняло применение ранней прозрачной электроники то, что транзисторы были n-типа, в то время, как для промышленного применения нужны как p-, так и n-типы.

Но Чонгву Жу и его коллеги не достигли бы столь потрясающего результата без использования недавнего своего открытия – технологии создания высокоплотных полимерных пленок с сетью нанотрубок внутри. При этом мобильность носителей заряда составляет не менее ∼1300 см2 В-1 с-1.

Новая технологическая база названа учеными высокоскоростными полностью прозрачными транзисторами: high-performance fully transparent thin-film transistors (TTFTs)

Механическая пластичность образца также достаточно велика: угол искривления матрицы может доходить до 120°! Прозрачность же тоже на уровне – составляет 80%.

Ранние эксперименты профессора ЖуРис. 2. Ранние эксперименты профессора Жу – красным выделена область расположения нанотранзисторов

Как говорит Жу, именно их лаборатория за последние три года удерживает первенство по исследованиям в области прозрачной электроники. Так, в 2007 ученые создали первую матрицу транзисторов на прозрачной пластиковой основе, а ранее, в 2006 – разработали саму архитектуру на основе нанотрубок.

Первоначально мы выращивали нанотрубки на кварцевых поверхностях, и только затем перемещали их на подготовленный пластик с заранее изготовленными на нем электродами из оксида индия. Также мы со временем отказались от неупорядоченных нанотрубочных структур в пользу линейно расположенных матриц. Только так можно достичь большого количества одинаковых высокоскоростных транзисторов и гибкости всей микросхемы, – говорит Жу.

Как далее объяснил ученый, с упорядоченными массивами проще работать: процесс их обработки значительно ускоряется.

Более подробно о производстве массива прозрачных нанотрубок ученые рассказали в статье «Transparent Electronics Based on Transfer Printed Aligned Carbon Nanotubes on Rigid and Flexible Substrates» в журнале ASCnano.

Теперь на горизонте более явно замаячили новые продукты: футболки с гибкими процессорами, способными формировать любые рисунки, «умные» метки на тканях, электронные газеты в виде прозрачных свитков, цифровые картины, и многое другое, до чего не дошла буйная фантазия инженеров, подпитанная маркетологическим спросом.

Свидиненко Юрий

Пожалуйста, оцените статью:
Ваша оценка: None Средняя: 4.9 (74 votes)
Источник(и):

1. PhysOrg: Scientists print dense lattice of transparent nanotube transistors on flexible base

2. ASCnano: Transparent Electronics Based on Transfer Printed Aligned Carbon Nanotubes on Rigid and Flexible Substrates



Anonymous аватар

Офигеть! Вот это круть!! Скоро будем за прозрачными мониторами сидеть!=)

Anonymous аватар

А какой смысл в прозрачном мониторе, объясните мне?)

Anonymous аватар

Прозрачные мониторы можно на очки наклеить и выводить доп. информацию о объектах которые видишь.

Anonymous аватар

Браво парням! Они делают фантастику реальностью :) , еще раз браво!

Anonymous аватар

В правильном направлении мыслишь!не то что некоторые дауны

Anonymous аватар

дауны рекомендуют Вам почитать оригинальную статью в ACS Nano, может, оптимизм поубавится.