Hybridní platforma s multifunkčními obvodovými komponentami

Hybrid platform with multifunctional circuit components

Functioning sample

Elektrické obvody vytvořené na bázi pestré škály organických materiálů, které vykazují vlastnosti polovodičů, jsou stále vnímány coby poněkud neobvyklý přístup z pohledu návrhu i jejich samotné realizaci. Nicméně je možné v tomto způsobu řešení rozpoznat mnoho aspektů přinášejících celou řadu výhod. Materiály nacházející uplatnění v oblasti organické elektroniky jsou typicky lehčí, flexibilnější, snáze se s nimi pracuje a v konečném důsledku je lze označit i za méně nákladné ve srovnání tradičními anorganickými materiály, které jsou ve spojitosti s elektronikou běžně používány (např. měď a křemík tvořící oporu konvenčního CMOS procesu).

V odborné literatuře již dříve publikované výsledky z této oblasti naznačují, že jistá množina organických materiálů by mohla být s úspěchem použita pro konstrukci tranzistorů řízených polem (OFET), které vykazují do jisté míry neobvyklou schopnost ambipolárního přenosu elektrického náboje. V případě základních elektronických struktur tohoto typu se rovněž otevírají možnosti jejich uplatnění coby klíčových komponent pro oblast takzvaných multifunkčních logických prvků nebo dokonce nepoměrně komplexnějších polymorfních obvodů.

Pro účely demonstrace vlastností samotných ambipolárních tranzistorů i reálných multifunkčních obvodových bloků byla vyvinuta hybridní platforma na bázi substrátu LOFET3, na němž je k dispozici pomocí lift-off techniky zhotovená základní elektrodová infrastruktura (pro tranzistory, invertory, registry a další obvodové prvky). V tomto případě postačovalo po samotném sejmutí krycího resistu z povrchu LOFET3 substrátu vhodnou metodou, např. PVD procesem či tzv. spin-coatingem, nanést aktivní organickou vrstvu a následně ji překrýt ochranným materiálem (např. PMMA).

Nowadays,electronic circuits based on wide range of organic materials with semiconductorproperties are still perceived as a somewhat unconventional design approach andfabrication technology. However, it could potentially deliver many significantadvantages. Materials for organic electronics are typically lighter, flexible,easier to handle and less expensive in comparison with traditional inorganicmaterials used in electronics (e.g. copper and silicon used for conventionalCMOS process).

Previously reported research achievements in that particulardomain also indicate that some of the organic semiconductor materials could beused for construction of organic field-effect transistors (OFET) that exhibit ratherpeculiar ability of ambipolar charge conduction. Fundamental electronic structures of such type also suggest theperspective of their utilization as the key building blocks for so calledmultifunctional logic elements or even more complex polymorphic circuits.

For the purpose of demonstrating the properties of individual ambipolar transistors alongside the complete multifunctional circuits blocks there has been developed a hybrid platform based on LOFET3 substrate, which contains an essential electrode foundation (for transistors, inverters, registers and other circuit elements) fabricated using so called lift-off technique. In this case, after the removal of protective resist coating from the surface of LOFET 3 substrate, it was only necessary to deposit by means of using suitable technique, e.g. PVD process or spin-coating, the active organic channel layer and subsequently cover it with a protective material (e.g. PMMA).

Organic electronics, ambipolarity, polymorphic electronics, multifunctional circuits, chip expander, organic transistor, hybrid integration, LOFET.

Organic electronics, ambipolarity, polymorphic electronics, multifunctional circuits, chip expander, organic transistor, hybrid integration, LOFET.

Ústav počítačových systémů, Fakulta informačních technologií VUT v Brně, Božetěchova 2, 612 66 Brno

Use of the result by another entity is possible without acquiring a license in some cases

https://www.fit.vut.cz/research/product/516/

Hybridní platforma s multifunkčními obvodovými komponentami
Hybridní platforma na bázi substrátu LOFET3 s multifunkčními obvodovými bloky