Японці створили перші гумові транзистори

Японські дослідники Національного інституту AIST (National Institute of Advanced Industrial Science and Technology) розробили транзистори нового типа, які м’які, еластичні та витримують досить сильні механічні дії. Більшість компонентів цих транзисторів виготовлено з гуми, кремнійвміщуваного гелю і еластичного пластику. Завдяки цьому транзистори без втрат працездатності можуть витримувати механічні навантаження, можуть бути занурені в воду і на них може наступить жінка на високому підборі-шпильці. Все це дозволить виробляти на базі подібних транзисторів датчики, які будуть розташовані на одязі або прямо на підлозі житлових, офісних та виробничих приміщень.

Транзистор виготовляється шляхом формування електродів затвора, стоку, витоку, діелектричного шару та каналу в об’ємі кремнійвміщуваної гуми, товщина якої не перевищує 1 міліметра. Розмір одного транзистора становить 1 на 1 міліметр, а довжина та ширина його каналу – 700 і 50 мікрометрів відповідно.

Для формування кожного з електродів транзистора використовується композитний матеріал, питома провідність якого була підвищена за рахунок введення вуглецевих нанотрубок до складу цього матеріалу. Діелектричний шар, що відокремлює затвор від каналу, зроблений з гелеподібного полімерного матеріалу, просякнутого іонною рідиною, а сам канал являє собою доріжку з вуглецевих нанотрубок, розташованих хаотично, завдяки чому властивості цієї доріжки відповідають властивостям напівпровідникового матеріалу.

Гелеподібний ізолюючий шар діє зовсім не так, як шар окису в звичайних польових транзисторах. Коли на затвор подається електричний потенціал, іони приходять в рух і створюють додатковий іонний ізолюючий шар, який й відіграє роль діелектрика.

Співвідношення струму у відкритому стані до струму в закритому стані у гумового транзистора невелике і становить 104 при напрузі на затворі від –2 до 1 Вольта. І ці показники не дуже змінюються при розтягуванні транзистора та наступному його поверненні до вихідного стану. Деякі зміни в параметрах почали проявлятися лише після 1000 деформацій, коли транзистор розтягувався на 40–50 процентів від його початкового розміру.

Більш того, робочі характеристики гумового транзистора практично не змінились, коли на нього наступила жінка в черевику з високим підбором-шпилькою. При цьому виник тиск 25 кілограмів на квадратний сантиметр, і це на 70 процентів вище, ніж тиск, що здійснюється на дорогу шиною навантаженого автомобіля.

«Схеми з гумовими транзисторами продовжують функціонувати навіть тоді, коли вони згорнуті або зігнуті під гострим кутом» – розповідає Ацуко Секігучі (Atsuko Sekiguchi), один з дослідників, – «Це дозволить використовувати такі схеми навіть в самих складних умовах, на одязі, на стінах та підлогах приміщень, в промисловому обладнанні, на дорогах і багатьох інших місцях, де умови роботи далекі від ідеальних».