28年2023月XNUMX日 (Nanowerkスポットライト) 学界と産業界で大きな注目を集めているフレキシブル エレクトロニクスは、照明技術、電力統合ディスプレイ、ヘルス モニタリング システムなど、さまざまな分野に革命を起こす態勢を整えています。 フレキシブル エレクトロニクスは、費用対効果、低温加工性、機械的柔軟性、形状適応性など、独自の利点を提供します。 最近のレビューでは、 有機電界効果トランジスタ (OFET) およびフレキシブル エレクトロニクスにおけるそれらの潜在的なアプリケーション。 著者は、OFET 技術の最近の進歩と、OFET 技術によって対処される刺激的で柔軟な電子アプリケーションのいくつかを探っています (先端材料, 「平面および垂直有機電界効果トランジスタのフレキシブル エレクトロニクスへの影響」). 柔軟な OFET 技術によって可能になるいくつかの重要な電子アプリケーション。 (Wiley-VCH Verlag の許可を得て転載)

有機電界効果トランジスタ (OFET) の台頭

従来の無機 MOSFET と水素化アモルファス シリコン (a-Si:H) TFT は機械的に剛性が高く、高い処理温度を必要とするため、フレキシブル エレクトロニクスでの使用が制限されていました。 しかし、有機 FET (OFET) は実行可能な代替手段です。 それらは機械的に柔軟で、低温で堆積でき、低コストの溶液処理可能な方法を使用して作られています。 1980 年代に OFET に関する最初の報告がなされて以来、デバイスの性能と信頼性は継続的に改善され、電荷キャリア移動度が向上しています。 現在、OFET は、フレキシブル アクティブ マトリックス有機発光ダイオード (AMOLED) ディスプレイやフレキシブル電子ペーパーなどの次世代アプリケーションに対応できます。

柔軟な OFET アプリケーション

次世代エレクトロニクスに柔軟性が不可欠になるにつれて、デバイスを生物学的システムに統合し、 モノのインターネット IoT テクノロジー 重要です。 柔軟性に対する要求は、論理回路、発光デバイス、フラッシュ メモリ、化学、物理、バイオセンシング システムなどの OFET ベースのアプリケーションの進歩に拍車をかけています。 有機回路 OFET は、OLED ディスプレイ、RFID タグ、センサー システムなどのアプリケーションに不可欠なビルディング ブロックである論理ゲート、発振器、アンプなどの柔軟な有機回路への道を開きました。

発光ディスプレイ

OFET 技術は、有機半導体材料の優れた機械的特性、高速応答時間、スリムなプロファイルにより、AMOLED アプリケーションのバックプレーンに最適です。 この分野での継続的な研究により、回転可能な OLED、多光子放出 OLED 構造などの革新的なディスプレイ システムが開発されました。 量子ドット 発光システム。 柔軟なメモリ OFET テクノロジは、低コスト、低温処理性、機械的柔軟性、および大面積処理を備えた柔軟なメモリ ソリューションを可能にします。 OFET メモリは、回路コンポーネントを追加することなく、マルチビット ストレージ、電荷変調、および非破壊読み出しを実行できます。 センサー OFET は柔軟な化学的、物理的、およびバイオ センサーとして適用されており、物理的刺激および化学的環境に対する感度により有望な性能を示しています。 分子工学的アプローチにより、これらの材料の感度と選択性を正確に調整できます。 a) OFET ベースのセンサーは、ヘルスケアや環境モニタリングに関連するものなど、次世代システムへの対応と進歩に大きな可能性をもたらします。 b) OFET ベースのセンサーの出力電流を変更する要因 (Wiley-VCH Verlag の許可を得て転載)

平面 vs. 垂直 OFET テクノロジー

プレーナー OFET (POFET) 技術は、新しい有機半導体材料の適合性をテストし、フレキシブル デバイスとコンフォーマル デバイスの最先端製造技術を開発する上で重要な役割を果たしてきました。 対照的に、縦型 OFET (VOFET) 技術は比較的新しく、最初のレポートは 2004 年に発表されました。 VOFET のチャネル長は、高コストの製造技術を必要とせずに、ナノメートルまたは単層スケールにまで簡単に縮小できます。 これにより、より低い動作電圧でより高い電流密度と動作周波数を実現し、有機エレクトロニクスの重要な分野でのアプリケーションを保証します。 さらに、VOFET は柔軟なアプリケーションにより適しています。これは、チャネル層の小さな転位やクラックが、繰り返し曲げサイクルの下での電荷輸送プロセスへの影響を最小限に抑えるためです。

結論と展望

結論として、OFET デバイスの機械的柔軟性は、次世代のコンフォーマブル エレクトロニクスの開発に不可欠です。 革新的な製造技術と VOFET などのデバイス アーキテクチャは、電流駆動能力とスイッチング速度を改善するために検討されています。 VOFET には、従来の POFET と比較して、小型化が容易で動作電圧が低いという利点があります。 ただし、有機半導体材料とこれらの高度なアーキテクチャとの適合性を判断するには、さらに研究が必要です。 VOFET 技術は、柔軟な電子アプリケーションにおける限られた研究を示しており、機械的柔軟性が電気特性にどのように影響するかを理解するには、より多くの調査が必要です。 より薄く、よりコンパクトな OFET デバイスの開発は、回転可能なディスプレイに不可欠であり、VOFET はナノスケールのチャネル長により実現可能なソリューションを提供します。 有機半導体材料の電気的性能と機械的コンプライアンスのバランスを取る必要があります。 研究者は、OSC をエラストマーとブレンドしたり、歪みを操作したナノ膜を採用したりするなどの戦略を模索しています。 さらに、高い柔軟性と伸縮性に加えて、良好な電気的および物理的特性を備えた多機能材料を開発するには、さらなる研究が必要です。 最後に、研究者は、既存の方法とロールツーロール製造などの大面積技術を組み合わせることにより、OFET デバイスを複雑な統合システムに適用し、実際に適用可能な e スキンに集中する必要があります。 これらの課題に対処することで、有機トランジスタ デバイスに基づくより革新的で柔軟なアプリケーションへの道が開かれます。 By

Michael Liebreich
バーガー
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マイケルは、英国王立化学協会によるXNUMX冊の本の著者です。
ナノ社会：技術の境界を押し上げる,
ナノテクノロジー：未来は小さい,
ナノエンジニアリング：テクノロジーを見えなくするスキルとツール
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