Les circuits intégrés (CI) basés sur des transistors organiques ont de nombreuses applications intéressantes, par exemple, dans la fabrication d'écrans de type papier ou d'autres composants électroniques de grande surface. Au cours des dernières décennies, les ingénieurs électroniciens du monde entier ont développé une variété de ces transistors.
Une alternative prometteuse à ces transistors sont les transistors organiques à couche mince à double grille à canal vertical. Ces transistors ont plusieurs propriétés avantageuses, telles que des longueurs de canal courtes et des tensions de seuil accordables (VTH). Malgré ces avantages, en raison d'un manque de dispositifs de type p et n appropriés, le développement de circuits inverseurs complémentaires pour ces transistors s'est jusqu'à présent avéré difficile.
Des chercheurs de la Technische Universitat Dresden, du Helmholtz-Zentrum Dresden Rossendorf (HZDR) et de la Northwestern Polytechnical University ont récemment développé des transistors verticaux à double base perméables organiques qui pourraient être intégrés dans des circuits logiques. Ils ont évalué l'utilisation potentielle de ces transistors dans des circuits intégrés complexes.
« La double porte Transistor nous avons développé dans le cadre de nos recherches précédentes se compose d'un seul film mince à canal vertical Transistor avec une deuxième grille et un deuxième diélectrique supplémentaires, qui peuvent être utilisés pour régler son seuil Tension", a déclaré Erjuan Guo, l'un des chercheurs qui a mené l'étude. « Dans notre nouvelle étude, nous avons étudié plus en détail la fonction et les avantages des transistors à double grille à canal vertical dans des circuits intégrés plus complexes, par exemple des inverseurs organiques complémentaires et des oscillateurs en anneau.
Guo et ses collègues ont créé des onduleurs complémentaires intégrés en connectant des transistors à double base perméables organiques à canal n verticaux (OPDBT) et des transistors à base perméable organique à canal p verticaux (OPBT). Notamment, la deuxième grille des OPDBT peut contrôler les états passants et bloqués des transistors, influençant ainsi les états des inverseurs.
« Sur la base des mesures que nous avons recueillies, nous constatons que les transistors à double base permettent une large gamme de contrôlabilité de la tension de commutation d'un onduleur complémentaire sur 0.8 V, à une tension d'entrée < 2.0 V, de manière déterministe », a déclaré Guo. « Nous avons donc réalisé un onduleur à tension de commutation réglable circuit en utilisant un OPDBT de type n accordable par VTH et un OPBT de type p.
Sur la base des caractéristiques de réponse dynamique, les onduleurs développés par Guo et ses collègues peuvent maintenir des signaux de sortie haut/bas même à 10 MHz du signal d'entrée. De plus, ils peuvent également atteindre des constantes de temps de montée et de descente très courtes de 5 ns et 6 ns.
En plus de réaliser un nouvel onduleur complémentaire organique, Guo et ses collègues ont fabriqué des oscillateurs en anneau organiques complémentaires à sept étages, intégrant 7 onduleurs. Ces onduleurs leur ont permis de démontrer les avantages des transistors organiques verticaux pour les performances dynamiques.
"À une tension d'alimentation de 4.0 V, le retard de propagation du signal mesuré est de 11 ns par étage car l'oscillateur en anneau se situe dans une plage similaire au temps de montée et de descente de l'onduleur unique", a déclaré Guo. "Ces retards de signal sont courts par rapport à ceux rapportés jusqu'à présent pour les oscillateurs en anneau organiques sur n'importe quel substrat à des tensions d'alimentation inférieures à 10 V."
Guo et ses collègues ont été les premiers à utiliser des transistors organiques à couche mince à double base à canal vertical pour fabriquer des inverseurs complémentaires intégrés. Leurs travaux pourraient inspirer d'autres équipes à créer des onduleurs similaires, ouvrant ainsi la voie à la création de nouveaux papier composants.
L'étude confirme le potentiel de l'utilisation de transistors organiques verticaux pour fabriquer des circuits logiques à haute fréquence. Les transistors ne sont actuellement pas assez rapides pour être mis en œuvre à grande échelle, l'équipe prévoit donc de mener d'autres études visant à augmenter la vitesse et à réduire la taille des transistors organiques à double base à canal vertical.
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