Vier Flüssigkeiten für einen Transistor

Philadelphia (USA) - Vier Flüssigkeiten mit winzigen Nanokristallen reichten einer amerikanischen Forschergruppe aus, um Transistoren auf eine rollbare Kunststofffolie zu drucken. Damit zeigten die Wissenschaftler erstmals, dass alle Komponenten eines Schaltkreises in einfachen Verfahren und ohne Vakuum auf größeren Flächen angeordnet werden können. Wie sie in der Fachzeitschrift „Science“ berichten, könnten diese Nanokristall-Transistoren günstig gefertigt und für Sensoren und elektronische Komponenten in Kleidung – wearables oder smart clothes genannt – genutzt werden.

„Unsere Nanokristall-Tinte kann alle Eigenschaften haben, die zum Bau von Transistoren nötig sind“, sagt Cherie Kagan von der University of Pennsylvania in Philadelphia. Mit ihren Kollegen mischte sie winzige Nanokristalle aus Silber, Aluminiumoxid und Cadmiumselenid in einem Lösungsmittel. Diese Flüssigkeiten tropften die Forscher nacheinander auf eine flexible Kunststofffolie. In schnelle Drehung versetzt blieben nach kurzer Zeit nur hauchdünne Schichten von bis zu 100 Nanometer Dicke zurück, die bei 250 Grad getrocknet wurden.

Mit diesem Verfahren konnten leitfähige (Silber), isolierende (Aluminiumoxid) und halbleitende (Cadmiumselenid) Schichten übereinander gelagert werden. Mittels Schablonen ließen sich diese Schichten so strukturieren, dass schließlich Dutzende funktionsfähiger Feldeffekttransistoren entstanden. Selbst eine für Transistoren übliche Dotierung des Halbleiters mit Indiumatomen war durch eine Flüssigkeit mit Nanokristallen aus Indium und Silber möglich.

Nach der einfachen Produktion, für die kein Vakuum nötig war, überprüfte Kagan die elektronischen Eigenschaften der Nanokristall-Transistoren. Mit Spannungen von bis zu zwei Volt konnten sie zuverlässig geschaltet werden. Konkrete Rechenoperationen führten die Forscher mit ihrem Prototyp aber noch nicht durch. Auch werden Schaltkreise aus Nanokristall-Transistoren nicht die enorme Rechenleistung von Siliziumchips erreichen können. Doch für simplere Anwendungen wie Sensoren oder Funkchips wären diese auf flexiblen Folien angeordneten und billigen Transistoren durchaus geeignet.