Os circuitos integrados (ICs) baseados em transistores orgânicos têm muitas aplicações valiosas, por exemplo, na fabricação de telas semelhantes a papel ou outros componentes eletrônicos de grandes áreas. Nas últimas décadas, engenheiros eletrônicos em todo o mundo desenvolveram uma variedade desses transistores.
Uma alternativa promissora a esses transistores são os transistores de filme fino orgânico de porta dupla de canal vertical. Esses transistores têm várias propriedades vantajosas, como comprimentos de canal curtos e tensões de limite ajustáveis (VTH). Apesar dessas vantagens, devido à falta de dispositivos do tipo p e n apropriados, o desenvolvimento de circuitos inversores complementares para esses transistores tem se mostrado um desafio.
Pesquisadores da Technische Universitat Dresden, Helmholtz-Zentrum Dresden Rossendorf (HZDR) e da Northwestern Polytechnical University desenvolveram recentemente transistores de base dupla permeáveis orgânicos verticais que podem ser integrados em circuitos lógicos. Eles avaliaram o uso potencial desses transistores em circuitos integrados complexos.
“O portão duplo Transistor que desenvolvemos como parte de nossa pesquisa anterior consiste em um único filme fino de canal vertical Transistor com um segundo portão adicional e segundo dielétrico, que pode ser usado para ajustar seu limite Voltagem”, Disse Erjuan Guo, um dos pesquisadores que realizaram o estudo. “Em nosso novo estudo, estudamos a função e o benefício dos transistores de porta dupla de canal vertical em circuitos integrados mais complicados, por exemplo, inversores complementares orgânicos e osciladores em anel.
Guo e seus colegas criaram inversores complementares integrados conectando transistores de base dupla permeável orgânico de canal n vertical (OPDBTs) e transistores de base permeável orgânica de canal p vertical (OPBTs). Notavelmente, a segunda porta nos OPDBTs pode controlar os estados ligado e desligado dos transistores, influenciando assim os estados dos inversores.
“Com base nas medições que coletamos, descobrimos que os transistores de base dupla permitem uma ampla faixa de controlabilidade da tensão de chaveamento de um inversor complementar acima de 0.8 V, em uma tensão de entrada de <2.0 V, de maneira determinística”, disse Guo. “Portanto, realizamos um inversor de comutação ajustável por tensão o circuito usando um OPDBT tipo n ajustável por VTH e um OPBT tipo p. ”
Com base nas características de resposta dinâmica, os inversores desenvolvidos por Guo e seus colegas podem manter sinais de saída alta / baixa mesmo a 10 MHz do sinal de entrada. Além disso, eles também podem atingir constantes de tempo de subida e descida muito curtas de 5 ns e 6 ns.
Além de realizar um novo inversor complementar orgânico, Guo e seus colegas fabricaram osciladores de anel orgânico complementar de sete estágios, integrando 7 inversores. Esses inversores permitiram demonstrar as vantagens dos transistores orgânicos verticais para desempenho dinâmico.
“Com uma tensão de alimentação de 4.0 V, o atraso de propagação do sinal medido é de 11 ns por estágio para o oscilador em anel está em uma faixa semelhante ao tempo de subida e descida de um único inversor”, disse Guo. “Esses atrasos de sinal são curtos em comparação com aqueles relatados até agora para osciladores de anel orgânico em qualquer substrato com tensões de alimentação inferiores a 10 V.”
Guo e seus colegas foram os primeiros a usar transistores de filme fino orgânico de base dupla de canal vertical para fabricar inversores complementares integrados. Seu trabalho pode inspirar outras equipes a criar inversores semelhantes, abrindo caminho para a criação de novos Cartão componentes.
O estudo confirma o potencial do uso de transistores orgânicos verticais para fabricar circuitos lógicos de alta frequência. Os transistores não são rápidos o suficiente para serem implementados em grande escala, então a equipe planeja conduzir mais estudos com o objetivo de aumentar a velocidade e reduzir o tamanho dos transistores orgânicos de base dupla de canal vertical.
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