示意图和实验图像概述了rese archers创建的金属纳米颗粒薄膜晶体管的设计。信用:赵等。晶体管，可以放大，传导或转换电子信号或电流的设备，是当今市场上许多电子产品的关键部件。这些器件可以用各种无机和有机半导体材料制造。金属通常被认为不适合制造晶体管，因为它们屏蔽电场，因此难以实现具有可调电导率的器件。创建基于金属的电子元件的一种可能方法是在用带电有机配体功能化的金属纳米粒子膜中使用抗衡离子的梯度。
过去，工程师们成功地利用这种策略制造了各种各样的器件，从电阻到二极管和传感器。尽管如此，调节这些器件的电导率通常被证明是非常具有挑战性的。
西北工业大学、国家纳米科学技术中心和中国其他研究所的研究人员最近引入了一种新的设计策略，基于金属纳米粒子创建电导率可调的晶体管和逻辑电路。这些晶体管发表在《自然电子》杂志上的一篇论文中，在效率和导电性方面都取得了显著的成果。
研究人员在论文中写道:“我们表明，通过非常规五电极配置建立的动态离子梯度，可以从功能化金纳米粒子薄膜中创建晶体管和逻辑电路。“这些晶体管能够对电导率进行400倍的调制，通过将它们与纳米颗粒二极管和电阻结合，可以用来构建非逻辑门、与非门和或非门，以及半加法器电路。”
过去的研究表明，由金属纳米粒子制成的逻辑电路比硅基器件慢得多。尽管如此，它们也有一些有利的特点。例如，它们可以在潮湿的环境中工作，它们相当灵活，可以承受静电放电，静电放电会损坏硅基器件。
在最初的评估中，这种新晶体管表现非常好。除了具有可调的电导率，晶体管还能承受静电放电。此外，当它沉积在柔性衬底上并且这些结构被拉伸或变形时，它继续良好地工作。
为了制造他们的装置，研究小组将电极沉积在一层柔性聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜上。到目前为止，他们只创建了晶体管的原型或概念验证版本来评估其优势。然而，要集成到真正的电子设备中，首先需要进一步开发和测试。
研究人员在论文中解释说:“虽然器件固有的局限性在于源极/漏极电压必须低于栅极电压(否则会改变氯离子浓度分布)，但工作速度可能会提高。“我们之前表明，对于全金属纳米粒子二极管，当抗衡离子半径形成的距离约为1μm时，开关时间可以是毫秒。晶体管架构也可以实现类似的增益，尽管必要的小型化可能需要专业的制造设施，超出了像我们这样的学术实验室的能力范围。”
来源：由phyica.com整理转载自PH，转载请保留出处和链接！
