Transistor kuantum-titik terobosan menciptakan alternatif yang fleksibel untuk elektronik konvensional
Semiconductor

Transistor kuantum-titik terobosan menciptakan alternatif yang fleksibel untuk elektronik konvensional


Dengan menyimpan kontak emas (Au) dan Indium (In), para peneliti membuat dua jenis transistor kuantum dot yang penting pada substrat yang sama, membuka pintu ke sejumlah elektronik inovatif. Kredit: Laboratorium Nasional Los Alamos

Para peneliti di Los Alamos National Laboratory dan kolaborator mereka dari Universitas California, Irvine telah menciptakan blok penyusun elektronik fundamental dari struktur kecil yang dikenal sebagai titik-titik kuantum dan menggunakannya untuk merakit sirkuit logika fungsional. Inovasi ini menjanjikan pendekatan yang lebih murah dan ramah pabrikan untuk perangkat elektronik kompleks yang dapat dibuat di laboratorium kimia melalui teknik sederhana berbasis solusi, dan menawarkan komponen yang telah lama dicari untuk sejumlah perangkat inovatif.

“Aplikasi potensial dari pendekatan baru untuk perangkat elektronik berdasarkan titik kuantum tidak beracun termasuk sirkuit yang dapat dicetak, tampilan fleksibel, diagnostik lab-on-a-chip, perangkat yang dapat dikenakan, pengujian medis, implan cerdas, dan biometrik,” kata Victor Klimov, seorang fisikawan yang berspesialisasi dalam kristal nano semikonduktor di Los Alamos dan penulis utama pada makalah yang mengumumkan hasil baru dalam edisi 19 Oktober Komunikasi Alam.

Selama beberapa dekade, mikroelektronika telah mengandalkan silikon dengan kemurnian ekstra tinggi yang diproses dalam lingkungan ruang bersih yang dibuat khusus. Baru-baru ini, mikroelektronika berbasis silikon telah ditantang oleh beberapa teknologi alternatif yang memungkinkan pembuatan sirkuit elektronik kompleks di luar ruangan bersih, melalui teknik kimia yang murah dan mudah diakses. Nanopartikel semikonduktor koloid yang dibuat dengan metode kimia di lingkungan yang jauh lebih ketat adalah salah satu teknologi yang muncul. Karena ukurannya yang kecil dan sifat uniknya yang dikontrol langsung oleh mekanika kuantum, partikel ini disebut titik kuantum.

Titik kuantum koloid terdiri dari inti semikonduktor yang dilapisi dengan molekul organik. Sebagai hasil dari sifat hibrid ini, mereka menggabungkan keunggulan semikonduktor tradisional yang dipahami dengan baik dengan keserbagunaan kimiawi sistem molekuler. Properti ini menarik untuk mewujudkan jenis baru sirkuit elektronik fleksibel yang dapat dicetak ke hampir semua permukaan termasuk plastik, kertas, dan bahkan kulit manusia. Kemampuan ini dapat bermanfaat bagi banyak bidang termasuk elektronik konsumen, keamanan, papan tanda digital, dan diagnostik medis.

Elemen kunci dari rangkaian elektronik adalah transistor yang berfungsi sebagai sakelar arus listrik yang diaktifkan oleh tegangan yang diberikan. Biasanya transistor datang dalam pasangan perangkat tipe n dan p yang mengontrol aliran muatan listrik negatif dan positif. Pasangan transistor komplementer semacam itu merupakan landasan teknologi CMOS (semikonduktor oksida logam pelengkap) modern, yang memungkinkan mikroprosesor, chip memori, sensor gambar, dan perangkat elektronik lainnya.

Transistor quantum dot pertama didemonstrasikan hampir dua dekade lalu. Namun, mengintegrasikan perangkat tipe n dan p komplementer dalam lapisan kuantum dot yang sama tetap menjadi tantangan lama. Selain itu, sebagian besar upaya di bidang ini difokuskan pada nanokristal berbasis timbal dan kadmium. Unsur-unsur ini adalah logam berat yang sangat beracun, yang sangat membatasi kegunaan praktis dari perangkat yang diperlihatkan.

Tim peneliti Los Alamos dan kolaboratornya dari University of California, Irvine telah mendemonstrasikan bahwa dengan menggunakan titik kuantum tembaga indium selenide (CuInSe2) tanpa logam berat, mereka mampu mengatasi masalah toksisitas dan secara bersamaan mencapai integrasi langsung n – dan p-transistor dalam lapisan kuantum dot yang sama. Sebagai bukti kegunaan praktis dari pendekatan yang dikembangkan, mereka menciptakan sirkuit fungsional yang melakukan operasi logis.

Inovasi yang disajikan Klimov dan rekannya dalam makalah baru mereka memungkinkan mereka untuk mendefinisikan transistor tipe p dan n dengan menerapkan dua jenis kontak logam yang berbeda (masing-masing emas dan indium). Mereka menyelesaikan perangkat dengan menyimpan lapisan titik kuantum umum di atas kontak berpola sebelumnya. “Pendekatan ini memungkinkan integrasi langsung dari sejumlah transistor tipe p dan n komplementer ke dalam lapisan kuantum dot yang sama yang disiapkan sebagai film tanpa pola dan kontinu melalui spin-coating standar,” kata Klimov.


Dioda laser kuantum dot koloid hanya sekitar sudut


Informasi lebih lanjut:
Hyeong Jin Yun dkk, Sirkuit CMOS terintegrasi yang dapat diproses solusi berdasarkan titik kuantum CuInSe2 koloid, Komunikasi Alam (2020). DOI: 10.1038 / s41467-020-18932-5

Disediakan oleh Laboratorium Nasional Los Alamos

Kutipan: Transistor kuantum-dot terobosan menciptakan alternatif yang fleksibel untuk elektronik konvensional (2020, 29 Oktober) diakses 27 November 2020 dari https://techxplore.com/news/2020-10-breakthrough-quantum-dot-transistors-flexible-alternative. html

Dokumen ini memiliki hak cipta. Selain dari transaksi yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten disediakan untuk tujuan informasi saja.


Halaman Ini Di Persembahkan Oleh : http://54.248.59.145/