Молекулы будут самостоятельно собираться в транзисторы

В статье, опубликованной на этой неделе в журнале Nature, описывается новая нанотехнология, появившаяся на свет в результате успешного международного сотрудничества российских ученых с голландскими, немецкими и австрийскими коллегами, собщает РИА "Новости".

Исследователи с помощью особых химических реакций смогли заставить молекулы органического полупроводника образовывать упорядоченный нанослой для создания электронных схем.

Существует класс молекул, которые при определенных условиях способны самособираться в полупроводящие слои, толщиной в одну молекулу, взаимодействуя с поверхностью, на которой они находятся, и друг с другом.

"Проблема была в том, чтобы обеспечить высокое качество такого слоя, чтобы он мог служить основным рабочим элементом транзистора", — рассказал в интервью агентству один из соавторов статьи Сергей Пономаренко из Института синтетических полимерных материалов РАН.

По его словам, в настоящее время известны несколько методов для создания электронных схем из органических полупроводников. В их числе — метод вращающейся подложки, когда на нее наносят раствор полупроводника, а затем вращают, удаляя растворитель вместе с "лишним материалом". В этом процессе теряется более 90% полупроводникового материала, поэтому он нерентабелен для промышленного применения. Другой метод — вакуумной сублимации — подходит не для всех веществ и достаточно дорог.

Поэтому еще с 1970-х годов для создания транзисторов пытались использовать "самособирающиеся" полупроводящие монослои. Однако свойства этих устройств разочаровывали: они страдали из-за дефектов в слое и слабых электронных взаимодействий между молекулами.

В данной разработке эти трудности были преодолены с помощью тщательно продуманного молекулярного дизайна и тонкой химической "настройки" свойств молекул, сделанных российскими и немецкими учеными. Благодаря этому удалось создать плотный, высокоупорядоченный самособирающийся монослой, что доказали их австрийские коллеги с помощью экспериментов на Европейском источнике синхротронного излучения в Гренобле.

"В ходе эксперимента подложку, на которой были структурированы проводники, опускали в раствор органического полупроводника, и на ее поверхности молекулы самособирались в монослой толщиной несколько нанометров, который и являлся рабочим элементом транзистора", — сказал Пономаренко.

По его словам, ранее с помощью аналогичных реакций удавалось получить транзисторы, но среди них был высокий уровень брака, и большой разброс характеристик.

"Нашим голландским коллегам впервые удалось с помощью этой технологии получить большое число работающих транзисторов с одинаковыми характеристиками. Из них был собран 15-битный генератор кода, который представляет собой более 300 транзисторов, работающих одновременно", — сказал собеседник агентства.

Ученый добавил, что этот метод позволит значительно сократить расход материала и, следовательно, удешевить производство органической электроники, которая из-за своей дешевизны весьма перспективна для массового производства бытовых электронных устройств, в частности, идентификационных чипов и смарт-карт на их основе.