Эта технология разработана в результате успешного международного сотрудничества голландских, немецких, австрийских и российских ученых.
"Существует класс молекул, которые при определенных условиях способны самособираться в полупроводящие слои, толщиной в одну молекулу, взаимодействуя с поверхностью, на которой они находятся, и друг с другом", – сказал один из исследователей Сергей Пономаренко из Института синтетических полимерных материалов РАН.
"Проблема была в том, чтобы обеспечить высокое качество такого слоя, чтобы он мог служить основным рабочим элементом транзистора", – говорит он.
По его словам, в настоящее время известны несколько методов для создания электронных схем из органических полупроводников.
В их числе – метод вращающейся подложки, когда на нее наносят раствор полупроводника, а затем вращают, удаляя растворитель вместе с "лишним материалом".
В этом процессе теряется более 90% полупроводникового материала, поэтому он нерентабелен для промышленного применения. Другой метод – вакуумной сублимации – подходит не для всех веществ и достаточно дорог.
Поэтому еще с 1970-х годов для создания транзисторов пытались использовать "самособирающиеся" полупроводящие монослои.
Однако свойства этих устройств разочаровывали: они страдали из-за дефектов в слое и слабых электронных взаимодействий между молекулами.
В данной разработке эти трудности были преодолены с помощью тщательно продуманного молекулярного дизайна и тонкой химической "настройки" свойств молекул, сделанных немецкими и российскими учеными.
Благодаря этому удалось создать плотный, высокоупорядоченный самособирающийся монослой, что доказали их австрийские коллеги с помощью экспериментов на Европейском источнике синхротронного излучения в Гренобле.
"В ходе эксперимента подложку, на которой были структурированы проводники, опускали в раствор органического полупроводника, и на ее поверхности молекулы самособирались в монослой толщиной несколько нанометров, который и являлся рабочим элементом транзистора", – сказал Пономаренко.
По его словам, ранее с помощью аналогичных реакций удавалось получить транзисторы, но среди них был высокий уровень брака, и большой разброс характеристик.
"Нашим голландским коллегам впервые удалось с помощью этой технологии получить большое число работающих транзисторов с одинаковыми характеристиками. Из них был собран 15-битный генератор кода, который представляет собой более 300 транзисторов, работающих одновременно", – сказал ученый.
Пономаренко добавил, что этот метод позволит значительно сократить расход материала и, следовательно, удешевить производство органической электроники, которая из-за своей дешевизны весьма перспективна для массового производства бытовых электронных устройств, в частности, идентификационных чипов и смарт-карт на их основе.