Forscher der University of Wisconsin-Madison (UW) haben den "praktischsten flexiblen Transistor der Welt" entwickelt. Das kleine "Wunderding", das halb so groß ist wie ein Fingernagel, könnte schon relativ bald in Smartphones und Computern verbaut werden. [...]
Der große Vorteil liegt in der Biegsamkeit und einem äußerst einfachen, schnellen und kostengünstigen Herstellungsverfahren.
Breites Anwendungsspektrum
„Transistoren sind allgegenwärtige, zentrale Bausteine von modernen elektronischen Geräten“, zitiert „Phys.org“ UW-Projektleiter Zhenqiang Ma. Der Professor, der bereits 2015 mit der Vorstellung eines biologisch abbaubaren, holzbasierten Computerchips für Aufsehen sorgte, gilt als Top-Koryphäe, wenn es um flexible Elektronikteile geht. „Der industrielle Standard bei Transistoren ist zwar sehr gut. Unsere Erfindung leistet dasselbe, ist dazu aber noch biegsam und sehr leicht zu produzieren.“
„Transistoren sind allgegenwärtige, zentrale Bausteine von modernen elektronischen Geräten“, zitiert „Phys.org“ UW-Projektleiter Zhenqiang Ma. Der Professor, der bereits 2015 mit der Vorstellung eines biologisch abbaubaren, holzbasierten Computerchips für Aufsehen sorgte, gilt als Top-Koryphäe, wenn es um flexible Elektronikteile geht. „Der industrielle Standard bei Transistoren ist zwar sehr gut. Unsere Erfindung leistet dasselbe, ist dazu aber noch biegsam und sehr leicht zu produzieren.“
Das Anwendungsgebiet des von ihm entwickelten Transistors sei breit gefächert. „Mit diesem Fortschritt stoßen wir das Tor zu einer zunehmend vernetzten Welt weit auf und erlauben es den Herstellern, ihre unzähligen kleinen und großen Produkte mit ’smarten‘ kabellosen Fähigkeiten auszustatten. Das betrifft vor allem Wearable-Sensoren und Computer für Menschen und Tiere, die in der Lage sein müssen, sich zu dehnen und zu verbiegen“, unterstreicht der Forscher.
In nur einer Woche herstellbar
Als Basis für ihren „Wundertransistor“ haben Ma und sein Team auf die bereits zwei Jahrzehnte alte BiCMOS-Technologie zurückgegriffen. Diese ist eine Kombination der beiden wichtigsten Halbleitertechnologien, der bipolaren und der CMOS-Technologie. „Die Herstellung von flexibler BiCMOS-Elektronik ist schwierig und benötigt mehrere Monate, weil dafür eine ganze Reihe von heiklen Hochtemperatur-Schritten notwendig ist. Schon eine kleine Abweichung bei der Temperatur kann zu jedem Zeitpunkt alles Vorhergegangene zunichte machen“, erläutert Ma.
Als Basis für ihren „Wundertransistor“ haben Ma und sein Team auf die bereits zwei Jahrzehnte alte BiCMOS-Technologie zurückgegriffen. Diese ist eine Kombination der beiden wichtigsten Halbleitertechnologien, der bipolaren und der CMOS-Technologie. „Die Herstellung von flexibler BiCMOS-Elektronik ist schwierig und benötigt mehrere Monate, weil dafür eine ganze Reihe von heiklen Hochtemperatur-Schritten notwendig ist. Schon eine kleine Abweichung bei der Temperatur kann zu jedem Zeitpunkt alles Vorhergegangene zunichte machen“, erläutert Ma.
Im Vergleich dazu lasse sich das neue Bauteil, das aus einem einzelnen Silizium-Nanomembran und einem biegsamen Stück Plastik gefertigt wird, wesentlich einfacher und schneller produzieren. „Das Erfolgsgeheimnis dabei ist der einzigartige Produktionsprozess, der viele Schritte eliminiert und dadurch sowohl die Zeit als auch die Kosten deutlich reduziert“, betont Ma. „Während die Industrie heute noch drei Monate braucht, um so etwas zu bauen, schaffen wir das mit der neuen Methode in nur einer Woche“, ergänzt der Forscher.
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