Nova descoberta viabilizará circuitos digitais em plástico orgânico

Redação do Site Inovação Tecnológica - 04/12/2003

Cientistas da empresa Philips deram mais um passo no desenvolvimento de componentes eletrônicos plásticos ao demonstrar a possibilidade de se construir transistores de efeito de campo que conduzem tanto lacunas (cargas positivas) quanto elétrons (cargas negativas) no interior de uma mesma porção de material plástico. A descoberta possibilita o desenvolvimento de circuitos digitais robustos e com baixa dissipação de potência. O trabalho foi conduzido pelo pesquisador Eduard Meijer.

Até agora os semicondutores orgânicos haviam apresentado o fluxo de apenas um tipo de carga. Isto não é uma propriedade intrínseca desses materiais, sendo causada pela ocorrência de uma barreira de alta energia para a injeção ou de elétrons ou de lacunas a partir dos eletrodos do coletor ou da base, barreira esta causada pelo relativamente grande "bandgap" dos semicondutores orgânicos.

Como conseqüência da falta de transporte ambipolar de cargas, a fabricação de circuitos tipo CMOS utilizando semicondutores orgânicos somente tem sido possível por meio de processos complicados que envolvem passos distintos para a construção dos transistores do tipo N e do tipo P. Isto demonstra a importância da descoberta para a fabricação de semicondutores orgânicos ambipolares, o que poderá viabilizar sua fabricação em larga escala e a baixos custos.

Os cientistas da Philips atingiram esse objetivo por dois caminhos diferentes. No primeiro método, eles utilizaram uma mistura de materiais do tipo N e do tipo P, em combinação com eletrodos de ouro. Isto resultou na condução ambipolar em uma única camada do material combinado, enquanto o problema da barreira de injeção foi resolvido misturando-se um material cuja barreira à injeção de elétrons é menor com outro com baixa barreira à injeção de lacunas.

No segundo método, a operação ambipolar do transístor foi obtida em um semicondutor orgânico único. Para isso, foram escolhidos semicondutores orgânicos com baixo "bandgap", reduzindo a barreira de energia no coletor e na base tanto para elétrons quanto para lacunas.

Utilizando os dois enfoques, transistores de tipos N e P verdadeiros foram gerados em uma única camada de semicondutor orgânico, com a utilização de um tipo único de eletrodo para o emissor e para a base. Os cientistas da Philips também conseguiram montar o primeiro circuito inversor ambipolar que apresentou boas margens de ruído e altos valores de ganho.