Semikonduktor Organik Miniatur Memungkinkan Elektronik Fleksibel Generasi Depan
Transistor Efek Lapangan (FET) adalah blok bangunan inti elektronik modern seperti rangkaian terintegrasi, CPU komputer, dan backplane layar. Transistor Efek Lapangan Organik (OFET) memiliki keuntungan fleksibilitas dibandingkan dengan sepadan anorganiknya seperti silikon.
OFET, mengingat sensitivitas tinggi, fleksibilitas mekanis, kompatibilitas biologis, keadilan properti, dan biaya pembuatan rendah, memiliki potensi besar dalam aplikasi baru seperti elektronik wearable, sensor pemantauan kesehatan yang memenuhi, dan layar lentur. Bayangkan layar TV yang dapat digulung; atau perangkat elektronik wearable cerdas dan pakaian yang dipakai dekat tubuh untuk mengumpulkan sinyal vital tubuh untuk biofeedback instan; atau mini-robot yang terbuat dari bahan organik yang tidak berbahaya yang bekerja di dalam tubuh untuk diagnosis penyakit, pengangkutan obat yang sasaran, operasi mini, dan aplikasi medis lainnya.
Hingga saat ini, keterbatasan utama pada peningkatan performa dan produksi massal OFET telah ada dalam kesulitan meminisirannya. Produk yang menggunakan OFET saat ini di pasaran terbatas dalam hal fleksibilitas dan daya tahan produk.
Tim rekayasa yang dipimpin oleh Dr. Paddy Chan Kwok Leung di Departemen Rekayasa Mekanikal di University of Hong Kong (HKU) telah membuat terobosan penting dalam mengembangkan Transistor Efek Lapangan Organik monolayer struktur terpagar, yang akan sangat memfasilitasi pengurangan ukuran OFET.
Masalah utama yang telah menghadapi ilmuwan dalam mengurangi ukuran OFET adalah bahwa performa transistor turun secara signifikan dengan pengurangan ukuran. Ini sebagian karena masalah resistensi kontak — resistensi pada antarmuka — yang menghambat aliran arus. Saat perangkat menjadi lebih kecil, resistensi kontaknya menjadi faktor dominan yang secara signifikan menurunkan performa perangkat.
OFET monolayer struktur terpagar menunjukkan resistensi kontak terstandarkan rekor rendah sebesar 40 Ω-cm dibandingkan perangkat konvensional yang memiliki resistensi kontak 1000 Ω-cm. Perangkat baru dapat menghemat 96% dissipasi daya pada antarmuka, sehingga mengurangi panas yang dihasilkan dalam sistem, masalah umum yang menyebabkan semi logam gagal. Itu, giliran, akan memungkinkan dimensi OFET untuk dikurangi ke skala sub-mikrometer, tingkat yang kompatibel dengan sepadan anorganiknya, sambil tetap berfungsi dengan efektif untuk menunjukkan properti organik uniknya. “Itu kritis untuk memenuhi persyaratan komersialisasi,” ujar Dr Chan.
OFET ini juga memiliki rasio sinis ke derau yang ditingkatkan, yang akan memungkinkan mereka mendeteksi sinyal lemah yang sebelumnya tidak dapat terdeteksi menggunakan elektroda polos konvensional untuk pemasangan.
OFET fleksibel dapat mengubah perangkat tradisional yang kaku seperti panel layar, komputer, dan ponsel seluler, memungkinkan mereka menjadi fleksibel dan dapat dilipat. Perangkat masa depan ini juga akan jauh lebih ringan dan memiliki biaya produksi rendah.
“Selanjutnya, mengingat sifat organiknya, mereka kemungkinan kompatibel biologis untuk aplikasi medis canggih seperti sensor untuk melacak aktivitas otak atau penajaman lonjakan saraf, dan dalam diagnosis presisi penyakit terkait otak seperti epilepsi.” tambah Dr Chan.
Tim Dr Chan saat ini bekerja sama dengan peneliti di Fakultas Kedokteran HKU dan ahli rekayasa biomedis di CityU untuk mengintegrasikan OFET miniatur ke dalam sirkuit fleksibel pada mikroprop 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 disisipkan ke dalam otak hewan untuk merasakan aktivitas otak secara langsung guna menentukan kelainan.
