211service.com
Circuits de nanotubes
De nouvelles recherches suggèrent que les réseaux de nanotubes de carbone à paroi unique imprimés sur du plastique pliable fonctionnent bien comme semi-conducteurs dans les circuits intégrés. Des chercheurs de la Université de l'Illinois à Urbana-Champaign (UIUC) et Université Purdue , dont le travail paraît cette semaine dans La nature , disent que ces réseaux de nanotubes pourraient remplacer les semi-conducteurs organiques dans des applications telles que les écrans flexibles.
Rapide et flexible : Un circuit intégré sur une fine feuille de plastique incorpore des transistors fabriqués à partir de réseaux de nanotubes de carbone à simple paroi. Les réseaux à base de carbone rivalisent avec les performances du silicium monocristallin, mais ils peuvent être facilement imprimés sur le plastique à partir de la solution et ont de bonnes propriétés mécaniques utiles pour l'électronique flexible.
Le développement de l'électronique flexible s'est récemment concentré sur les molécules organiques car, contrairement au silicium, elles sont compatibles avec les substrats plastiques pliables. L'électronique flexible a du potentiel dans des applications telles que les journaux électroniques à faible consommation ou les PDA qui s'enroulent dans la taille et la forme d'un stylo. Le problème avec les dispositifs électroniques organiques existants, cependant, est qu'ils ne sont pas bien développés pour une fiabilité à long terme, et qu'ils fonctionnent bien moins bien que le silicium, explique John A. Rogers, professeur d'ingénierie à l'UIUC et co-auteur du La nature papier.
Les réseaux de nanotubes de carbone, quant à eux, combinent les performances du silicium avec la flexibilité des films organiques sur plastique. Rogers dit que la vitesse du dispositif à nanotubes se compare avantageusement à la vitesse des circuits de silicium monocristallins utilisés dans le commerce. Les transistors peuvent également basculer entre des états activés et désactivés dans une plage de plusieurs kilohertz, ce qui est similaire à la plage de ceux utilisés pour les écrans à cristaux liquides et les capteurs d'identification par radiofréquence (RFID). Cependant, le rapport de courant on-off des nanotubes de carbone est encore inférieur de quelques ordres de grandeur à celui des transistors au silicium.
Les chercheurs ont créé les réseaux en déposant des nanotubes sur du plastique par des méthodes d'impression standard, ce qui pourrait conduire à une fabrication à grande échelle et à faible coût. Et les circuits imprimés peuvent se plier à un rayon d'environ cinq millimètres sans compromettre les performances électriques de l'appareil. Cette méthode est bonne pour l'électronique flexible qui doit être imprimée sur une grande surface, dit Ali Javey , professeur adjoint de génie électrique à l'Université de Californie à Berkeley.
À l'aide d'une technique appelée impression par transfert, les chercheurs ont déposé des nanotubes de carbone alignés de manière aléatoire sur une feuille de plastique de 50 micromètres d'épaisseur, puis des électrodes en or à motifs et d'autres composants de circuit sur le substrat. Parce qu'environ un tiers des nanotubes de tout réseau sont métalliques, ce qui peut court-circuiter les transistors, les chercheurs ont ensuite gravé des lignes parallèles étroites à travers le réseau avec une lithographie douce. En coupant les nanotubes, ils peuvent effectivement éliminer la possibilité d'une voie purement métallique reliant deux électrodes tout en préservant les performances du dispositif.
Plusieurs défis restent encore à relever avant que les réseaux de nanotubes ne soient prêts pour des produits réels. Les appareils doivent être fabriqués dans lesquels les performances d'un appareil à l'autre ne varient pas ; des milliards de nanotubes individuels doivent être fabriqués avec une grande pureté et les bonnes dimensions pour des performances optimales. Le processus d'impression a également besoin de développement, dit Georges Gruner , professeur de physique à l'Université de Californie à Los Angeles. Gruner suggère que les nanotubes pourraient être dissous dans de l'encre puis imprimés sur du plastique. Ces appareils doivent être bon marché et jetables, en particulier pour les appareils tels que les étiquettes RFID dans les emballages alimentaires, ajoute-t-il.
Les objectifs immédiats du groupe Rogers sont de travailler vers une puissance inférieure et une vitesse plus élevée dans les appareils. Nous voulons repousser les limites pour voir jusqu'où nous pouvons aller, dit-il.