Exotické tištěné obvody bez efektu kávových skvrn

Grafenová elektronika ukázala další ze svých výhod. Současně se však ukazují i přednosti nového konkurenta grafenu, molybdenitu.

Exotické tištěné obvody bez efektu kávových skvrn


Výzkumníci z Cambridge University ukázali, jak vytisknout grafenové tranzistory na ohebný křemíkový substrát na běžné inkoustové tiskárně. Vědci pokládají svůj postup za konkurenci tištění elektronických součástek založených na bázi kovů.
Inkousty s přídavkem rozptýlených kovů mají problémy se stabilitou v běžných rozpouštědlech, po vytištění také hrozí oxidace. Nanočástice grafenu jsou při stejné velikosti stabilnější, takže tento typ elektroniky lze snáze miniaturizovat. Menší tranzistory lze rychleji přepínat, protože elektronům trvá kratší dobu, než urazí vzdálenost z jednoho konce tranzistoru na druhý.
I tisk grafenu ovšem naráží na určité problémy. Rozpouštědlo je třeba zvolit tak, aby po sobě po odpaření nenechalo stopy na obvodu („efekt kávových skvrn"). Grafenové vločky se musejí rozdělit tak, aby měly požadovanou elektrickou vodivost – na podobné oddělení existuje již několik technik. Rozptýlené grafenové vločky v rozpouštědle je třeba také přefiltrovat, aby se odstranily příliš velké částečky (potřebujeme miniaturní součástky, navíc příliš velké vločky by mohly ucpat tiskárnu). Ještě před samotným tiskem je pak suspenzi třeba prozkoumat analytickými metodami (několik typů spektrometrie, elektronová difrakce...), aby se ověřilo, že má požadované vlastnosti.
Jako rozpouštědlo se prozatím vyzkoušel NMP (N-methyl-2-pyrrolidon).

Vědci z École Polytechnique Fédérale ve švýcarském Lausanne předvedli prototyp mikročipů z molybdenitu, které by mohly svými vlastnostmi překonat jak klasický křemík, tak i populární grafen.
Oproti křemíku mohou být čipy z molybdenitu (sulfid molybdeničitý, MoS2) menší, spotřebovávají méně energie a navíc jsou ohebnější. To by z nich mohlo dělat ideální základ pro mobilní elektroniku nebo přímo přístroje nošené na kůži. Vědci zatím dokázali připravit strukturu 6 sériově propojených tranzistorů a ukázat, že z molybdenitu se dají sestavit logická hradla i složitější struktury.
Vrstvička křemíku nemůže být (alespoň při současných technologiích) tenčí než 2 nm, jinak se materiál oxiduje. Funkční molybdenitová elektronika vystačí s třemi molekulami molybdenitu na sobě. Jedna z nich má velikost asi 0,2 nm, čili oproti křemíku nabízí nový materiál až 3krát větší miniaturizaci.
Ve srovnání s grafenem je molybdenit podobně ohebný. S grafenem jsou ale problémy týkající se vlastností jeho zakázaného pásu, v důsledku čehož nelze grafenový tranzistor nikdy pořádně vypnout. Molybdenit tímto problémem netrpí, zakázaný pás u něj funguje podobně jako u křemíku. Molybdenit dokáže podobně jako křemík také zesilovat elektrický signál i při pokojové teplotě, grafen je naopak třeba chladit – i když výzkumníci z Purdue University nedávno dokázali připravit i prototypy grafenových logických obvodů fungujících i při pokojové teplotě. Bez ohledu na teplotu grafen ale stejně není moc dobrý zesilovač, křemík nebo molybdenit jsou zhruba čtyřnásobně účinnější...

Zdroj: The Register, ZDNet











Komentáře