7 фактов об электронике, совсем не похожей на привычную
Органическая электроника основана на органических полупроводниковых материалах. Её основное преимущество в том, что её можно просто распечатывать из раствора, тогда как электроника, основанная на неорганических материалах, обычно требует при производстве высоких температур и вакуума.
1
Это можно представить так: мы берем материал, растворяем в подходящем растворителе и наносим электронный компонент на подложку. Способы нанесения могут быть самые различные: можно распечатать на струйном принтере, намазать, распылить (как аэрозольным баллончиком) и так далее. После ухода растворителя должнa образоваться тонкая полупроводниковая пленка. Используя такой подход, можно делать все устройства органической электроники: например, солнечные батареи, светоизлучающие устройства и основной компонент электроники - полевой транзистор.2
Нужно отдавать себе отчёт, что это не быстродействующая электроника, и она не может конкурировать по производительности с кремнием. Но для нее есть очень много новых применений, в которых нельзя использовать обычную, неорганическую. Если нужные молекулы правильно организованы, достаточно слоя толщиной примерно в нанометр, чтобы он работал в транзисторе. Поэтому затраты материала на изготовление супертонкослойных транзисторов могут быть минимальны.
3
Такая электроника может быть очень дешевой, а потому и одноразовой. Например, представим себе интеллектуальную упаковку: пакет молока, на котором есть дисплей, клавиатура, процессор, батарея и устройство радиосвязи с базой в магазине. Такая упаковка скажет всё о содержимом, напомнит потребителю, что надо делать с продуктом и так далее. Одежда тоже может содержать интегрированные элементы органической электроники, т.к. её покрытия способны принимать любую форму, хотя мы привыкли, что электроника всегда плоская и под стеклом. Более того, возможно и полупрозрачное или прозрачное устройство, например, информационный экран, который пропускает свет.
4
Молекулы или полимеры, которые используются в органической электронике, должны обладать полупроводниковыми свойствами. Их обычно называют полупроводниковыми полимерами или пи-сопряженными полимерами, т.к. в них есть система пи-сопряженных связей: пи-электронные оболочки соседних молекул перекрываются, и электрон может путешествовать от одной молекулы к другой, чем обеспечивается проводимость. На основе таких молекул уже есть образцы транзисторов, которые работают в том числе при толщине активного слоя на уровне монослоя. Продемонстрированы микросхемы, то есть устройства, содержащие десятки таких транзисторов, соединённых определенным образом, и эти устройства могут выполнять вполне определенные функции (генератор, счетчик и т.д.).
5
Как и в любом полевом транзисторе, в органическом есть три электрода, которые называют сток , исток и затвор . Электрический ток идет от истока к стоку, а его величина управляется с помощью третьего электрода - затвора, на который подается соответствующее напряжение, и ток в пленке меняется. Таким образом, для изготовления нужно иметь тонкую пленку, два электрода, которые соединены с этой пленкой, и слой диэлектрика, на который наносится слой затвора. Подвижность носителей заряда - это основная величина, которая характеризует эффективность транзисторов. Сейчас она на уровне единиц, для лучших устройств - десятков сантиметров в квадрате на вольт-секунду. Если сравнить с кристаллическим кремнием, это где-то в сто раз ниже, а если с аморфным - то порядка его и выше. Аморфный кремний применяется, например, в дисплеях мобильных телефонов и планшетов.
6
На органике можно делать и полевой транзистор, который излучает свет. Это тонкая пленка, для которой мы подбираем напряжение таким образом, чтобы с одного электрода инжектировались в пленку электроны, с другого - дырки. Они движутся по ней, встречаются и образуют пару, которая излучает фотон - квант света. Эти транзисторы могут быть очень интересны, например, для дисплеев: в одном устройстве можно совместить два - излучение света и управление. Спектром излучения светоизлучающей органики легко можно управлять (в неорганических материалах мы очень в этом ограничены). Хорошо известно, какое количество оттенков можно получить с помощью органических красителей для одежды, автомобилей и любых покрытий.
7
Нужно отметить, что эта область очень мультидисциплинарная, она требует квалификации людей из совершенно разных областей, ведь в ней нужно пройти путь от молекулы до целого устройства.
