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硅晶体管之外,世界上第一个木质晶体管诞生

2023-05-10 10:11:30 综合报道 阅读:
近日,瑞典皇家理工学院的瓦伦堡木材科学中心(WWSC)和林雪平大学的研究团队取得了突破性的进展,首次成功地使用导电木头制造出了晶体管。这种晶体管不仅可以控制电流,而且还具有可降解、可持续、低成本等优点。相关研究成果发表在《美国国家科学院院刊》(PNAS)。

近日,瑞典皇家理工学院的瓦伦堡木材科学中心(WWSC)和林雪平大学的研究团队取得了突破性的进展,首次成功地使用导电木头制造出了晶体管。这种晶体管不仅可以控制电流,而且还具有可降解、可持续、低成本等优点。相关研究成果发表在《美国国家科学院院刊》(PNAS)。Ljwednc

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晶体管是当今所有电子产品的重要组成部分,它们充当电子信号的开关或放大器,是现代电子设备的基石。而目前晶体管的主要材料是硅,因为它具有良好的半导体特性,可以在微观尺度上制造出高性能的晶体管。不过硅晶体管也面临着一些挑战,比如制造成本、能耗、环境影响等。因此,科学家们一直在寻找新的替代材料,以期打破晶体管的性能极限。Ljwednc

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木基晶体管的元件(来源:THOR BALKHED/林雪平大学)Ljwednc

此次,研究人员使用巴沙木作为原料,因为它有着均匀而无纹理的结构,符合技术需要。为了制造晶体管,研究人员将轻木脱木质化,只留下长的纤维素纤维。随后,他们在木头表面涂上了一层聚乙烯二噻吩聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS),一种导电高分子材料。最后,他们在木头两端分别加上了金属电极,形成了一个完整的晶体管。Ljwednc

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木基晶体管的制作流程(来源:PNAS)Ljwednc

这种新型的晶体管可以在5秒内关闭,在1秒内打开,每个长约3cm。与硅晶体管每秒可以开关数十亿次相比,它们的开关速度显然要慢的多,不过对于一个1mm长的通道来说,已经是非常令人印象深刻的结果了。Ljwednc

研究团队表示,这种木制晶体管还有很大的改进空间,比如优化结构、提高导电性、缩小尺寸等。他们认为,这种晶体管不会取代硅晶体管在高性能计算领域的地位,但可能在一些特定的应用场景中发挥作用。例如,该晶体管可能适用于一些特殊的电子显示技术,比如智能玻璃、智能标签、电子纸等,它们可以在极薄、柔性的形式下实现简单的计算功能,并且只需要很少的电力。而这项研究也为其他基于生物或植物的电子技术提供了启示和借鉴,木制晶体管可能比一般的有机晶体管更能承受高电流的冲击,从而提高了可靠性和稳定性。Ljwednc

责编:Ricardo
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