Transistor hiệu ứng trường (FET) là nền tảng của các thiết bị điện tử hiện đại như mạch tích hợp, CPU máy tính và màn hình. Transistor hiệu ứng trường hữu cơ (OFET) sử dụng chất bán dẫn hữu cơ làm kênh dẫn dòng điện và có ưu điểm nổi bật là khá linh hoạt khi so sánh với các loại chất bán dẫn vô cơ, như silicon chẳng hạn.

OFET có độ nhạy cao, tính linh hoạt cơ học, tính tương thích sinh học, khả năng điều chỉnh đặc tính và chi phí sản xuất thấp, vì vậy nó có tiềm năng lớn để ứng dụng trong các thiết bị điện tử đeo được, cảm biến theo dõi sức khỏe và màn hình có thể uốn cong, v.v. Hãy tưởng tượng màn hình TV có thể cuộn lại, các thiết bị điện tử thông minh đeo được và quần áo ôm sát cơ thể giúp thu thập các tín hiệu quan trọng của cơ thể hoặc các robot siêu nhỏ làm bằng vật liệu hữu cơ an toàn tuyệt đối hoạt động bên trong cơ thể để chẩn đoán bệnh, vận chuyển thuốc đến mục tiêu, thực hiện các phẫu thuật nhỏ, cũng như các loại thuốc và phương pháp điều trị khác.

Cho đến nay, hạn chế chính trong việc nâng cao hiệu suất và sản xuất hàng loạt OFET nằm ở khó khăn trong việc thu nhỏ chúng. Các sản phẩm sử dụng OFET trên thị trường hiện nay vẫn còn ở dạng sơ khai, cả về độ linh hoạt và độ bền của sản phẩm.

Vấn đề chính mà các nhà khoa học đang phải đối mặt hiện nay trong việc giảm kích thước của OFET là hiệu suất của transistor sẽ giảm đáng kể khi giảm kích thước của nó, một phần là do vấn đề về điện trở tiếp xúc, tức là điện trở tại các bề mặt tiếp giáp làm cản trở dòng điện. Khi thiết bị trở nên nhỏ hơn, điện trở tiếp xúc của thiết bị sẽ trở thành một yếu tố chi phối khiến hiệu suất của thiết bị giảm xuống đáng kể.

Các OFET đơn lớp cấu trúc so le do nhóm nghiên cứu phát triển giúp giảm điện trở tiếp xúc xuống mức thấp hơn 25 lần so với các thiết bị thông thường. Thiết bị mới cũng tiết kiệm 96% điện năng mất mát ở các vị trí tiếp xúc khi chạy các thiết bị ở cùng mức dòng điện. Quan trọng hơn nữa, ngoài việc tiết kiệm năng lượng, các thiết bị mới cũng ít bị hư hỏng hơn, bởi vì nhiệt lượng tỏa ra quá mức chính là một vấn đề phổ biến làm hỏng các transistor.

Trên cơ sở các kết quả đã đạt được, nhóm nghiên cứu tin rằng họ có thể giảm hơn nữa kích thước của OFET và đẩy chúng lên quy mô sub-micromet (nhỏ hơn 1 micromet). Điều này rất quan trọng đối với việc đáp ứng yêu cầu thương mại hóa các nghiên cứu liên quan. Nếu OFET linh hoạt được đưa vào ứng dụng, nhiều thiết bị điện tử dựa trên cơ sở cứng nhắc truyền thống như màn hình hiển thị, máy tính và điện thoại di động sẽ biến đổi để trở nên linh hoạt và có thể gập lại. Những thiết bị tương lai này sẽ nhẹ hơn nhiều và với chi phí sản xuất thấp. Chi tiết tham khảo tại:

Boyu Peng, Ke Cao, Albert Ho Yuen Lau, Ming Chen, Yang Lu, Paddy K. L. Chan. Crystallized Monolayer Semiconductor for Ohmic Contact Resistance, High Intrinsic Gain, and High Current Density. Advanced Materials, 2020; 32 (34): 2002281 DOI: 10.1002/adma.202002281

(Sưu tầm)
VIỆN IMC
Tòa nhà IMC Tower, Số 176 Trường Chinh, Phường Khương
Thượng, Quận Đống Đa, Thành phố Hà Nội, Việt Nam
Tel/Fax : (+84) 24 3566 6232 / 24 3566 6234
Email: contact@imc.org.vn   Website: http://imc.org.vn