Opravdu pružná, ohebná elektronika dosud naráží na jeden poměrně zásadní problém. V ideálním případě by totiž tuto vlastnost/funkčnost měly mít veškeré její součásti; dosud se ale přitom nepodařilo připravit polovodiče typu n (elektronová vodivost) s požadovanými vlastnostmi. Umělá kůže, rozhraní člověk-stroj, nositelná elektronika určitého typu, zde všude kvůli tomu musíme prozatím volit kompromisy.
Zajímavé je, že naopak u polovodičů typu p (děrová vodivost) jsou příslušná řešení k dispozici již celkem dlouho. Samotné tranzistory, další zařízení s p-n přechodem i doplňková integrovaná elektronika, optoelektronika, a mnoho dalších komponent ale vyžadují také polovodič typu n.
Výzkumný tým vedený vědci z Penn State University možná nyní našel způsob, jak tuto překážku obejít. Hlavní autor studie Cunjiang Yu podle studie publikované v Nature Electronics uvádí, že řešením může být prostě uzavřít polovodič typu n do sendvičové struktury mezi dvě vrstvy pružných/roztažitelných polymerů (elastomerů). „Zjistili jsme, že stohová architektura zlepšuje mechanickou roztažitelnost a potlačuje vznik a šíření mikrotrhlin ve vnitřně křehkém polovodiči typu n,“ uvádí C. Yu. Autoři výzkumu již na tomto principu připravili pružné tranzistory i různé integrované systémy a úspěšně je podrobili zátěžovým testům. Pružné tranzistory si zachovaly vysoký výkon zařízení i při roztažení o 50 % v obou směrech. Zařízení také vykazovala dlouhodobě stabilní provoz po dobu více než 100 dní. Běžně používané polovodiče typu n mohou ztrácet účinnost i působením kyslíku a vzdušné vlhkosti, v sendvičové struktuře jsou přitom účinně zapouzdřeny i proti těmto vlivům.
Hyunseok Shim et al, Elastic integrated electronics based on a stretchable n-type elastomer–semiconductor–elastomer stack, Nature Electronics (2023). DOI: 10.1038/s41928-023-00966-4
Zdroj: Pennsylvania State University / TechXplore.com
