Semikonduktor Organik Miniatur Baru Akan Mendukung Perangkat Elektronik Fleksibel
Field Effect Transistors (FET) adalah blok bangunan inti dari elektronik modern seperti sirkuit terpadu, CPU komputer, dan bidang tampilan belakang. Transistor Efek Medan Organik (OFET) memiliki keunggulan fleksibel jika dibandingkan dengan rekan anorganiknya seperti silikon.
OFET, mengingat sensitivitasnya yang tinggi, fleksibilitas mekanis, biokompatibilitas, tunabilitas properti, dan biaya fabrikasi yang rendah, memiliki potensi besar dalam aplikasi baru seperti elektronik yang dapat dikenakan, sensor pemantauan kesehatan konformal, dan tampilan yang dapat ditekuk. Bayangkan layar TV yang bisa digulung; atau perangkat elektronik pintar dan pakaian yang dikenakan dekat dengan tubuh untuk mengumpulkan sinyal tubuh vital untuk biofeedback instan; atau robot mini yang terbuat dari bahan organik tidak berbahaya yang bekerja di dalam tubuh untuk diagnosis penyakit, transportasi obat yang ditargetkan, operasi mini, dan aplikasi medis lainnya.
Sampai saat ini, batasan utama pada peningkatan kinerja dan produksi massal OFET adalah kesulitan dalam membuat miniaturnya. Produk yang menggunakan OFET saat ini di pasaran terbatas dalam hal fleksibilitas dan daya tahan produk.
Sebuah tim teknik yang dipimpin oleh Dr. Paddy Chan Kwok Leung di Departemen Teknik Mesin Universitas Hong Kong (HKU) telah membuat terobosan penting dalam mengembangkan struktur terhuyung-huyung Transistor Efek Medan Organik, yang akan sangat memudahkan pengurangan ukuran OFET.
Masalah utama yang dihadapi para ilmuwan dalam mengurangi ukuran OFET adalah bahwa kinerja transistor turun secara signifikan dengan pengurangan ukuran. Ini sebagian disebabkan oleh masalah resistansi kontak — resistansi pada antarmuka — yang menahan aliran arus. Saat perangkat semakin kecil, resistansi kontaknya menjadi faktor dominan dalam menurunkan performa perangkat secara signifikan.
OFET monolayer struktur terhuyung menunjukkan rekor resistansi kontak ternormalisasi rendah 40 -cm dibandingkan dengan perangkat konvensional yang memiliki resistansi kontak 1000 -cm. Perangkat baru dapat menghemat 96% dari disipasi daya pada antarmuka, sehingga mengurangi panas yang dihasilkan dalam sistem, masalah umum yang menyebabkan semikonduktor gagal. Itu, pada gilirannya, akan memungkinkan dimensi OFET direduksi ke skala sub-mikrometer, tingkat yang kompatibel dengan rekan-rekan anorganiknya, sementara masih berfungsi secara efektif untuk menunjukkan sifat organiknya yang unik. “Itu sangat penting untuk memenuhi persyaratan komersialisasi,” kata Dr Chan.
OFET ini juga memiliki rasio sinyal terhadap noise yang ditingkatkan, yang memungkinkan mereka mendeteksi sinyal lemah yang sebelumnya tidak dapat dideteksi menggunakan elektroda telanjang konvensional untuk penginderaan.
OFET yang fleksibel dapat mengubah perangkat kaku tradisional seperti panel layar, komputer, dan telepon seluler, memungkinkannya menjadi fleksibel dan dapat dilipat. Perangkat masa depan ini juga akan jauh lebih ringan dan memiliki biaya produksi yang rendah.
“Selain itu, mengingat sifat organiknya, mereka cenderung biokompatibel untuk aplikasi medis canggih seperti sensor untuk melacak aktivitas otak atau penginderaan lonjakan saraf, dan dalam diagnosis presisi penyakit terkait otak seperti epilepsi.” Dr Chan menambahkan.
Tim Dr Chan saat ini bekerja dengan para peneliti di Fakultas Kedokteran HKU dan ahli teknik biomedis di CityU untuk mengintegrasikan OFET mini ke dalam sirkuit fleksibel pada mikroprobe polimer untuk deteksi lonjakan saraf in-vivo pada otak tikus di bawah stimulasi eksternal yang berbeda. Mereka juga berencana untuk mengintegrasikan OFET ke dalam alat bedah seperti kateter, yang dapat dimasukkan ke dalam otak hewan untuk secara langsung merasakan aktivitas otak guna menemukan kelainan.
