众所周知,电子器件的核心部件是晶体管,它能够操控电流的开关和巨细,然后完成各种核算和信号处理功用。现在,晶体管的首要资料是硅,由于它具有杰出的半导体特性,能够在微观尺度上制作出高功用的晶体管。
但是,跟着电子技能的开展,硅晶体管也面临着一些应战,比方制作本钱、能耗、环境影响等。因而,科学家们一直在寻觅新的代替资料,希望能打破晶体管的功用极限。
近期,瑞典皇家理工学院和林雪平大学的研讨团队在这方面取得了发展,初次成功地运用导电木头制作出了晶体管。这种晶体管不只能够操控电流,而且还具有可降解、可继续、低本钱等长处。最新研讨成果现已宣布在了《美国国家科学院院刊》(PNAS)上。
瑞典林雪平大学有机电子实验室的高档副教授Isak Engquist说,“咱们提出了一个史无前例的准则。是的,木质晶体管是缓慢而粗笨的,但它的确有用,而且具有巨大的开展潜力。”
研讨人员指出,在之前的实验中,由木头制成的晶体管只能调理离子传输。当离子耗尽时,晶体管停止作业。但是,此次最新开发的晶体管能够接连作业并调理电流,而且还不会失效。
详细而言,该团队挑选了巴沙木作为质料,由于它有着均匀而无纹路的结构。他们首要去除了木头中的木质素,使其变得通明。然后,他们在木头外表涂上了一层聚乙烯二噻吩聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS),一种导电高分子资料。最终,他们在木头两头别离加上了金属电极,形成了一个完好的晶体管。
他们解说称,这种晶体管的作业原理是运用PEDOT:PSS层中的空穴来传导电流。当外加电压改动时,空穴的浓度也会改动,然后影响经过木头的电流巨细,这样就完成了对电流的调理功用。此外,这种晶体管能够在5秒内封闭,在1秒内翻开,显现出杰出的开关特性。
研讨人员还称,这种木制晶体管还有很大的改善空间,比方优化结构、进步导电性、缩小尺度等。他们以为,虽然这种晶体管不会彻底替代硅晶体管在高功用核算范畴的位置,但或许在一些特定的运用场景中发挥作用。例如,在某些低功耗电的电子设备中,运用木制晶体管能够完成可降解、环保的方针。
此外,这种晶体管也或许适用于一些特别的电子显现技能,比方智能玻璃、智能标签、电子纸等,它们能够在极薄、柔性的方式下完成简略的核算功用,而且只需要很少的电力。
最终,这项研讨也为其他根据生物或植物的电子技能供给了启示和学习。木制晶体管或许比一般的有机晶体管更能接受高电流的冲击,然后进步了可靠性和稳定性。