Transistores orgánicos y transparentes, tan veloces como el silicio

Equipos de investigación de la Universidad de Stanford (California) y la Universidad de Nebraska- Lincoln, ambas estadounidenses, colaboran para hacer transistores orgánicos finos y transparentes que podrían convertirse en la base para hacer pantallas de alto rendimiento y baratas.

Durante años los ingenieros de todo el mundo han estado tratando de utilizar moléculas y plásticos de bajo coste y ricos en carbono para crear semiconductores orgánicos capaces de realizar operaciones electrónicas a una velocidad cercana a la de tecnologías más costosas a base de silicio.

El término "orgánico" se limitaba originalmente a compuestos producidos por organismos vivos, pero ahora se ha ampliado para incluir las sustancias sintéticas hechas a base de átomos de carbono, e incluye plásticos.

En la edición de ayer de Nature Communications, ingenieros de la Universidad de Nebraska- Lincoln (UNL) y de Stanford muestran cómo han creado transistores orgánicos de película delgada que podrían operar más de cinco veces más rápido que los modelos anteriores de esta tecnología experimental.

Fabricación alterada

Los equipos de investigación dirigidos por Zhenan Bao, profesora de ingeniería química en Stanford, y Jinsong Huang , profesor asistente de ingeniería mecánica y de materiales en la UNL utilizaron su nuevo proceso para fabricar esta clase específica de transistores con características electrónicas comparables a las encontradas en pantallas de televisión curvas basadas en un tipo de tecnología de silicio.

Para ello, señala la información de la Universidad de Stanford, alteraron el proceso básico de fabricación de este tipo de transistores.

Por lo general, los investigadores colocan una solución especial, que contiene moléculas ricas en carbono y un plástico complementario, en un plato giratorio; en este caso, uno de vidrio. La acción del giro deposita una fina capa de los materiales sobre el plato.

En su artículo de Nature Communications, los investigadores describen dos cambios importantes en este proceso básico. Primero, hicieron girar el plato más rápidamente. En segundo lugar, sólo revistieron una pequeña porción de la superficie giratoria, que equivalía al tamaño de un sello postal.

Estas innovaciones tuvieron el efecto de depositar una concentración más densa de las moléculas orgánicas en una alineación más regular. El resultado fue una gran mejora en la movilidad electrónica, que mide la velocidad con la que las cargas eléctricas viajan a través del transistor.

El proceso sigue siendo experimental, y los ingenieros aún no puede n controlar con precisión la alineación de los materiales orgánicos en sus transistores o lograr una movilidad electrónica uniforme.

Otras mejoras

Incluso en esta etapa, el método produce ya transistores con una gama de velocidades mucho mayores que las de los semiconductores orgánicos anteriores y comparable con el rendimiento de los materiales de polisilicio utilizados en la electrónica de alta tecnología de hoy en día.

Otras mejoras de este proceso experimental podrían conducir al desarrollo de una electrónica de bajo coste, de alto rendimiento, construida sobre sustratos transparentes como el vidrio o, incluso, plástico transparente y flexible.

Los investigadores han demostrado ya que pueden crear una electrónica orgánica de alto rendimiento que a simple vista es transparente al 90 por ciento.

El trabajo fue financiado por la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa de EE.UU. (Darpa), la Oficina de Investigaciones Científicas de las Fuerzas Aéreas, y la Fundación Nacional de Ciencia.

Referencia bibliográfica:

Yongbo Yuan, Gaurav Giri, Alexander L. Ayzner, Arjan P. Zoombelt, Stefan C. B. Mannsfeld, Jihua Chen, Dennis Nordlund, Michael F. Toney, Jinsong Huang, Zhenan Bao. Ultra-high mobility transparent organic thin film transistors grown by an off-centre spin-coating method. Nature Communications (2014). DOI: 10.1038/ncomms4005.