Ingrid Fadelli , Phys.org

Sadie Harley tərəfindən redaktə edilmiş , Robert Eqan tərəfindən nəzərdən keçirilmişdir

 Redaktorların qeydləriİşıqlandırma altında zəif sensor siqnalları artırmaq üçün OTFTT istifadə edərək hazırlanmış PPG sensor interfeysinin dövrə diaqramı (dalğa uzunluğu, 650 nm). Kredit: Nature Electronics (2025). DOI: 10.1038/s41928-025-01462-7

Ağıllı saatlar və biotibbi sensorlar kimi çevik və geyilə bilən elektron sistemlərin artan tələblərini ödəmək üçün elektronika mühəndisləri mexaniki çevikliyi qoruyarkən elektrik cərəyanını səmərəli şəkildə modulyasiya edə bilən yüksək performanslı tranzistorlar axtarırlar.

İncə keçirici, yarımkeçirici və izolyasiya materiallarından ibarət nazik təbəqəli tranzistorlar (TFT) geniş sahəli çevik və geyilə bilən elektronika üçün xüsusilə perspektivli olduğunu sübut etdi, eyni zamanda daha nazik displeylərin və qabaqcıl sensorların yaradılmasına imkan verdi.

Potensiallarına baxmayaraq, bu tranzistorların elektrik cərəyanını dəyişdirə biləcəyi enerji səmərəliliyini yaxşılaşdırmaq çətin idi. Bu, “söndürülmüş” və “on” vəziyyətləri arasında keçid zamanı otaq temperaturunda bir tranzistorun elektrik cərəyanını 10 dəfə artırmaq üçün tələb olunan mümkün olan ən aşağı gərginliyi təyin edən nəzəri hədd olan sözdə termion həddi ilə bağlıdır.

Soochow Universitetinin və digər institutların tədqiqatçıları üzvi materiallara əsaslanan yeni TFT hazırlayıblar ki, o, termion həddinin altında işləyir. Nature Electronics -də nəşr olunan bir məqalədə təqdim edilən tranzistorun əlamətdar səmərəliliklə siqnalları gücləndirdiyi aşkar edildi.

“Bizim işimiz geyilə bilən elektronika və Əşyaların İnterneti (IoT) sahəsində fundamental problemdən irəli gəlirdi: ultra aşağı enerji istehlakı ilə yüksək performanslı cihazların axtarışı”, – məqalənin baş müəllifi Jiansheng Jie Tech Xplore-a bildirib.

“Adi üzvi nazik təbəqəli tranzistorlar (OTFTs) termion emissiya mexanizmi ilə mahiyyət etibarı ilə məhdudlaşdırılır, bu da tranzistorun otaq temperaturunda 60 mV dek ^-1 səmərəli keçid edə biləcəyini müəyyən edən əsas metrik olan alt eşik yellənməsi (SS) üçün nəzəri minimum təyin edir. enerjiyə qənaət edən əməliyyat üçün”.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=280&slotname=2793866484&adk=2520359048&adf=1100001614&pi=t.ma~as.2793866484&w=750&fwrn=4&fwrnh=0&lmt=1761131776&rafmt=1&armr=3&format=750×280&url=https%3A%2F%2Ftechxplore.com%2Fnews%2F2025-10-thin-tunnel-transistors-wearable-small.html&fwr=0&rpe=1&resp_fmts=3&wgl=1&aieuf=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTQxLjAuNzM5MC41NSIsbnVsbCwwLG51bGwsIjY0IixbWyJHb29nbGUgQ2hyb21lIiwiMTQxLjAuNzM5MC41NSJdLFsiTm90P0FfQnJhbmQiLCI4LjAuMC4wIl0sWyJDaHJvbWl1bSIsIjE0MS4wLjczOTAuNTUiXV0sMF0.&abgtt=6&dt=1761131772302&bpp=1&bdt=1021&idt=1078&shv=r20251020&mjsv=m202510160101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Dfdc40d724f2dca57%3AT%3D1735367325%3ART%3D1761131774%3AS%3DALNI_MYStQ6fUQQQLyo5Z7z1h-XhXcWBtA&gpic=UID%3D00000f80eacffadc%3AT%3D1735367325%3ART%3D1761131774%3AS%3DALNI_MYaOugky0UawScoidzfbXof3-N-iw&eo_id_str=ID%3D878d521b85743f4c%3AT%3D1751526237%3ART%3D1761131774%3AS%3DAA-AfjZCLruwaFzoQORvGPwXS3Y2&prev_fmts=0x0%2C1905x945&nras=2&correlator=3649965553386&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=1&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=448&ady=2118&biw=1905&bih=945&scr_x=0&scr_y=0&eid=31093850%2C31095352%2C31095375%2C42531706%2C95373974%2C95374042%2C95360684%2C95368094&oid=2&pvsid=1174585131144736&tmod=447019595&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C945&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&plas=164x742_l%7C164x742_r&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=4186

Bu son tədqiqat qeyri-üzvi yarımkeçiricilərə əsaslanan tunel sahə effektli tranzistorların (TFETs) vədlərini vurğulayan son işlərə əsaslanır. Bu tranzistorların band-to-band tunel kimi tanınan kvant mexaniki prosesindən istifadə edərək adi tranzistorların məhdudiyyətlərini dəf etdiyi aşkar edilmişdir.

“Biz bu üstünlükləri üzvi elektronika sahəsinə çevirməyə çalışdıq” dedi Jie. “Mərkəzi məqsədimiz 60 mV- ^dan aşağı performans göstərə bilən üzvi nazik film tunel tranzistorlarını (OTFTTs) inkişaf etdirmək və bununla da adi OTFT-ləri çoxdan idarə edən fundamental termion həddini sındırmaq idi.

“Bu cür davranışı həll yolu ilə emal edilə bilən, çevik üzvi platformada nümayiş etdirməklə, tədqiqatımız üzvi elektronikanın texnoloji təkamülindəki kritik boşluğu aradan qaldırır və yeni nəsil daşınan və IoT tətbiqləri üçün aşağı gərginlikli, yüksək səmərəli çevik sxemlərə doğru yol açır”.

Tədqiqatçılar tərəfindən hazırlanmış yeni OTFTT, adi TFT-lərin işləməsini banddan-banda tunellə idarə edən termion inyeksiya mexanizmini əvəz edir. Bu proses yük daşıyıcılarına birbaşa və son dərəcə aşağı gərginliklərdə enerji maneəsindən keçməyə imkan verir və cihazların keçid səmərəliliyini əhəmiyyətli dərəcədə artırır.

“Əsas yenilik hibrid qeyri-üzvi-üzvi mənbə-kanal heteroqovuşmasının dizaynındadır” deyə Jie izah etdi.

“Biz dərin keçiricilik zolağına malik qeyri-üzvi metal oksidi olan molibden trioksidi (MoO ₃ ) 2,7-dioktil[1]-benzotieno[3,2-b][1]benzotiofen (C8-BTBT) ilə birləşdirdik. Bu, C8-BTBT-nin HOMO-nun MoO _3-ün keçiricilik zolağından (CB) yuxarıda yerləşdiyi “qırıq boşluq” düzülüşü yaradır .”_{Yüksək enerjili MoO 3} klasterlərinin bombardmanı C8-BTBT-yə ziyan vuraraq, qüsurlar, interfeys diffuziyası və molekulyar yığılma pozğunluğu yaradan C8-BTBT- nin üstündə yerləşdirilən MoO _3- ün kəsişmə sxemi . Kredit: Nature Electronics (2025). DOI: 10.1038/s41928-025-01462-7

Komandanın tranzistorunun konfiqurasiyası MoO ₃ mənbəyindən gələn daşıyıcıların termal həyəcanlı quyruğunun kəskin şəkildə kəsilməsinə səbəb olur. Bu, öz növbəsində klassik termion emissiya proseslərini effektiv şəkildə boğaraq, banddan zolağa tunelin dominant daşıyıcı inyeksiya mexanizmini təmin edir.

“Bu arada, heteroqovuşma interfeysində molekulyar decoupling qatının (BPE-PDCTI) tətbiqi ilə Fermi səviyyəli bağlama effekti effektiv şəkildə azaldıldı və tunel maneəsinin hündürlüyü daha da azaldıldı” dedi Jie.

“Bu strateji dizayn cihaza çox aşağı təchizat gərginliyində yükləmə bandı-zolağı tunelini işə salmağa imkan verir. Nəticədə, bizim OTFTT-lərimiz SS-də 60 mV dek ^-1 termion həddini aşaraq, mövcud transistor texnologiyaları arasında ən aşağı SS 24,2 ± 5,6 mV dec ^-1- ə nail oldular. gücləndirmə səmərəliliyi 101,2 ± 28,3 S A ^-1 .”

Yeni hazırlanmış tranzistorun verdiyi ultra aşağı SS aşağı güclü siqnal gücləndirmə sxemlərinin inkişafı üçün çox əlverişlidir. İlkin sınaqlarda tranzistora əsaslanan sxemlərin 0,8 nVt-dan aşağı ultra aşağı enerji istehlakında 537 V V ^{-1- dən çox gücləndirmə qazanc əldə etdiyi aşkar edildi.}

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=280&slotname=2793866484&adk=2520359048&adf=1310882802&pi=t.ma~as.2793866484&w=750&fwrn=4&fwrnh=0&lmt=1761131789&rafmt=1&armr=3&format=750×280&url=https%3A%2F%2Ftechxplore.com%2Fnews%2F2025-10-thin-tunnel-transistors-wearable-small.html&fwr=0&rpe=1&resp_fmts=3&wgl=1&aieuf=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTQxLjAuNzM5MC41NSIsbnVsbCwwLG51bGwsIjY0IixbWyJHb29nbGUgQ2hyb21lIiwiMTQxLjAuNzM5MC41NSJdLFsiTm90P0FfQnJhbmQiLCI4LjAuMC4wIl0sWyJDaHJvbWl1bSIsIjE0MS4wLjczOTAuNTUiXV0sMF0.&abgtt=6&dt=1761131772303&bpp=1&bdt=1022&idt=1079&shv=r20251020&mjsv=m202510160101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Dfdc40d724f2dca57%3AT%3D1735367325%3ART%3D1761131774%3AS%3DALNI_MYStQ6fUQQQLyo5Z7z1h-XhXcWBtA&gpic=UID%3D00000f80eacffadc%3AT%3D1735367325%3ART%3D1761131774%3AS%3DALNI_MYaOugky0UawScoidzfbXof3-N-iw&eo_id_str=ID%3D878d521b85743f4c%3AT%3D1751526237%3ART%3D1761131774%3AS%3DAA-AfjZCLruwaFzoQORvGPwXS3Y2&prev_fmts=0x0%2C1905x945%2C750x280&nras=2&correlator=3649965553386&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=2&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=448&ady=4210&biw=1905&bih=945&scr_x=0&scr_y=437&eid=31093850%2C31095352%2C31095375%2C42531706%2C95373974%2C95374042%2C95360684%2C95368094&oid=2&psts=AOrYGslGUAi5rw7_mMl4OT2-DHt73Btex9fQDDjOqrIqlzx0Bass3pAvHICjL_yyiXAjxlDTpnIbfxZF9_NjC-wf7ZHSBA72nP89SffbbcBbW6ZLnyw&pvsid=1174585131144736&tmod=447019595&uas=3&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C945&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&plas=164x742_l%7C164x742_r&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=3&uci=a!3&btvi=2&fsb=1&dtd=16814

“Bizim OTFTT-lərimiz fundamental termion həddini – SS-də uzun müddətdir mövcud olan nəzəri tavanı (otaq temperaturunda 60 mV dec¹) qırır və bu, onilliklər ərzində adi nazik film tranzistorlarının enerji səmərəliliyini məhdudlaşdırır ” dedi Jie.

“Bu irəliləyiş nəinki üzvi elektronikanın performans sərhədlərini yenidən müəyyənləşdirir, həm də ultra aşağı gücə malik cihazların yeni sinfinə imkan verir. Praktik təsirlər əhəmiyyətlidir. Bizim OTFTT-lərimiz taxıla bilən sağlamlıq monitorları, implantasiya edilə bilən biosensorlar və özü ilə işləyən IoT qovşaqları kimi enerji məhdud tətbiqlər üçün idealdır.”

Qeyd edək ki, Jie və onun həmkarları tərəfindən hazırlanmış OTFTT, mövcud emal və elektronika istehsal strategiyaları ilə uyğun gəlir. Gələcəkdə o, daha da təkmilləşdirilə və yüksək dəqiqlikli zondlama cihazlarının, o cümlədən xüsusi tibbi vəziyyətlərin diaqnostikası və ya monitorinqi üçün izləyicilər, ətraf mühitin tədqiqi sistemləri və neyromorfik (beyindən ilham alan) hesablama aparatlarının yaradılması üçün istifadə oluna bilər.

“Üzvi yarımkeçiricilərin daxili fiziki məhdudiyyətləri ilə yeni nəsil texnologiyaların ciddi səmərəlilik tələbləri arasındakı boşluğu aradan qaldırmaq üçün bu iş ağıllı, geniş yayılmış və ekoloji cəhətdən zərərsiz elektron sistemlərə doğru kritik bir addımdır” dedi Jie.

Digər tədqiqatçılar tezliklə komandanın dizaynına əsaslanaraq oxşar OTFTT-ləri inkişaf etdirməyə başlaya bilərlər. Bu arada, Jie və onun həmkarları, məsələn, əsaslandığı üzvi materiallar arasındakı interfeysdə enerji səviyyələrinin diqqətli mühəndisliyi vasitəsilə onun performansını optimallaşdırmaqla cihazlarını təkmilləşdirməyə davam etməyi planlaşdırırlar.

Bunun üçün onlar azaldılmış bant boşluqları və daha aşağı daşıyıcı effektiv kütləsi olan üzvi yarımkeçiriciləri seçəcək, eyni zamanda tranzistorun tunelləmə səmərəliliyini və performansını artıra biləcək yüksək keçiricilik interfasial ayırıcı təbəqələr yaradacaqlar.

“Biz həmçinin aşağı güclü üzvi məntiq tətbiqlərində mövcud boşluğu aradan qaldıraraq tam üzvi tunel məntiqi sxemlərini təmin etmək üçün texnologiyanı n tipli OTFTT-lərə genişləndirəcəyik” dedi Jie.

“Bundan başqa, biz OTFTT-ləri yüksək dəqiqlikli biotibbi siqnal gücləndirmə (məsələn, EEG, EMG), ultra həssas ətraf mühitin tədqiqi (məsələn, iz qazının aşkarlanması, az işıqlı görüntüləmə) və aşağı güclü IoT siqnal emalında yerləşdirməyi planlaşdırırıq.

“Nəhayət, yüksək performanslı, enerjiyə qənaət edən üzvi elektron sistemlərin sənayedə tətbiqini sürətləndirməyi hədəfləyən çevik substratlarda OTFTT-lərin geniş miqyaslı istehsalı üçün miqyaslı inteqrasiya üsullarını inkişaf etdirməyə davam edəcəyik.”

Müəllifimiz İnqrid Fadelli tərəfindən sizin üçün yazılmış , Sadie Harley tərəfindən redaktə edilmiş və Robert Eqan tərəfindən yoxlanılmış və nəzərdən keçirilmiş bu məqalə diqqətli insan əməyinin nəticəsidir. Müstəqil elmi jurnalistikanı yaşatmaq üçün sizin kimi oxuculara güvənirik. Bu hesabat sizin üçün əhəmiyyət kəsb edirsə, lütfən, ianə (xüsusilə aylıq) nəzərdən keçirin. Siz təşəkkür olaraq reklamsız hesab əldə edəcəksiniz .

Daha çox məlumat: Wei Deng et al, Organic thin-film tunnel tranzistors, Nature Electronics (2025). DOI: 10.1038/s41928-025-01462-7 .

Jurnal məlumatı: Nature Electronics 

© 2025 Science X Network