Gedruckte zweidimensionale Transistoren

12. April 2017, 13:29 Uhr
Gedruckte zweidimensionale Transistoren
Gedruckte zweidimensionale Transistoren
Forschern von AMBER (Advanced Materials and BioEngineering Research) und dem Trinity College (Dublin) ist es gemeinsam mit der TU Delft gelungen, Transistoren zu drucken, die ausschließlich aus zweidimensionalen Nanomaterialien bestehen. Diese Materialien besitzen vielversprechende Eigenschaften und können vor allem sehr preisgünstig hergestellt werden. Mögliche Anwendungen dieses Procederes sind Lebensmittelverpackungen mit einem digitalen Countdown-Zähler für die maximale Haltbarkeit, Weinetiketten, die anzeigen, wenn der Flascheninhalt optimale Trinktemperatur aufweist, Banknoten mit einer integrierten Sicherheitselektronik und sogar flexible Solarzellen.

Die Forscher unter der Leitung der Professoren Jonathan Coleman und Georg Duesberg haben gewöhnliche Drucktechniken verwendet, um Nanoblätter aus Graphen als Elektroden mit zwei anderen Nanomaterialien (Wolfram-Dislenid und Bornitrid) zu kombinieren, die als Kanal und Separator fungieren. Das Resultat ist ein vollständig gedruckter, aus Nanomaterial bestehender funktionsfähiger Transistor.

Zweidimensionale Transistoren sind eigentlich nichts Neues – sie wurde schon früher durch chemische Ablagerung in einer Dampfphase erzeugt. Ein großer Nachteil dieser und anderer schon praktizierter Methoden waren allerdings die hohen Kosten. Die Grundlage von gedruckter Elektronik sind dagegen druckbare Moleküle auf Kohlenstoffbasis, die leicht und billig in eine brauchbare Tinte verwandelt werden können.

Das Material der gedruckten Elektronik besteht aus einer großen Zahl von unterschiedlich großen Nanoblättern (auch „flakes“ genannt). Während des Druckens werden diese Flakes noch willkürlich aufeinander geschichtet.  Dies hat zur Folge, dass das gedruckte Material noch einigermaßen instabil ist und dass seine Leistungsfähigkeit noch Beschränkungen unterliegt.

Die so gedruckten Transistoren stellen deshalb nur einen ersten Schritt zu gedruckten 2D-Strukturen dar, die aus einem einzigen Nanoblatt bestehen. Auf diese Weise könnten die Eigenschaften von gedruckter Elektronik noch dramatisch verbessert werden. Daran wird zurzeit an der TU Delft gearbeitet.

Jonathan Coleman vom Trinity College ist Partner des Graphene flagship, einer EU-Initiative, die in den kommenden zehn Jahren neue Technologien und Innovationen fördern soll.
 
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