محققان تایوانی موفق به ساخت ترانزیستور نیمه‌هادی آلی شدند که سرعت حرکت الکترون در آن 20 تا 30 برابر بیشتر از ترانزیستورهای نیمه‌هادی آلی رایج است.

ادوات نیمه‌هادی آلی دارای مزایای مختلفی نظیر هزینه تولید کم، انعطاف‌پذیری، سبک بودن و پردازش ساده‌تر هستند. با این حال این ادوات یک مشکل اساسی دارند، مشکل این ادوات حرکت کُند الکترون در آنهاست که موجب جریان ضعیف و هدایت کم الکتریکی می‌شود.

اخیرا پژوهشگران تایوانی از نانوذرات برای ساخت ترانزیستور جدید نیمه‌هادی آلی استفاده کردند. با این کار دامنه کاربرد ترانزیستورهای نیمه‌هادی آلی افزایش یافته است، بطوری که می‌توان از آنها در نمایشگرهای LED آلی، پیل‌های خورشیدی آلی و ترانزیستورهای اثر میدان آلی استفاده کرد.

این پروژه با همکاری مشترک سی دی چن از آکادمی سینیکا و میت لین از دانشگاه ملی تایوان انجام شده و نتایج آن در نشریه Applied Physics Letters به چاپ رسیده است. دلیل اصلی حرکت کند الکترون در نیمه‌هادی‌های آلی، وجود نقص ساختاری است که به شکل مرز دانه دیده می‌شود. با استفاده از تک بلور، محققان موفق شدند پراش مرز دانه را حذف کنند.

محققان این پروژه از یک نانوذره آلی منفرد از جنس پریلن تتراکربوکسیلیک دی‌انیدرید برای این کار استفاده کردند؛ آنها این نانوذره را وارد یک نانوحفره کردند. ساختار نهایی قدرت انتقال الکترون بسیار بالایی دارد، بطوری که سرعت حرکت الکترون در دمای اتاق 0.08 cm2/Vs است.

علاوه‌ بر هدایت الکتریکی بالا، ترانزیستور نیمه‌هادی آلی بالاترین کارایی کوانتومی را دارد. محققان با استفاده از نانوذرات موفق به ایجاد این ویژگی در ترانزیستور شدند. نانوذرات به دلیل مساحت سطحی بالا و ابعاد کوچک، مسافت کوتاهی را برای حرکت الکترون بوجود می‌آورد؛ این کار موجب افزایش کارایی کوانتومی می‌شود. از آنجایی که حساسیت الکتریکی این سیستم بالاست، در نتیجه کارایی کوانتومی آن می‌تواند ویژگی مثبتی برای پیل‌های خورشیدی باشد.

لین از محققان این پروژه می‌گوید: سرعت بالای حرکت الکترون در مواد آلی باعث می‌شود که این مواد گزینه مناسبی برای ساخت نمایشگرهای انعطاف‌پذیر باشد. کاربرد دیگر مواد نیمه‌هادی آلی با سرعت بالای الکترون آن است که می‌توان از آنها در ترانزیستورهای اثر میدان استفاده کرد و از این ترانزیستورها برای ساخت حسگرهای فشار در پوست مصنوعی استفاده کرد. محققان به دنبال استفاده از نانوذرات منفرد در دیگر مواد نیمه‌هادی هستند.