Gedruckter Transistor von Ingenieuren erschließt Potenzial für tragbare Echtzeitsensoren

Kredit: CC0 Public Domain

Die Ingenieure von Cambridge haben einen gedruckten Hochleistungstransistor mit Flexibilität für den Einsatz in tragbarer und implantierbarer Elektronik entwickelt.

Ein Transistor ist ein Halbleiterbauelement, das als elektrischer Schalter und/oder zur Stromverstärkung dient, wodurch der durch ihn fließende Strom durch ein elektrisches Signal gesteuert werden kann.

Der Tintenstrahl-gedruckte Transistor der Forscher ist empfindlich genug, um elektrophysiologische Signale von der Haut genau zu erkennen, wenn er in Verbindung mit einem tragbaren Gerät verwendet wird. In der virtuellen Umgebung wird beispielsweise die Verfolgung subtiler Augenbewegungen durch Elektrookulographie für eine bessere, realistischere Darstellung benötigt, die beispielsweise auf Tiefenschärfe-Rendering beruht. Im Vergleich zu anderen Dünnschichttechnologien wie Silizium oder Metalloxiden ist die Leistungsaufnahme des Transistors tausendmal geringer und das Signal-Rausch-Verhältnis hundertmal besser.

Die Ergebnisse, berichtet in der Zeitschrift Wissenschaft, demonstrieren das Potenzial der Verwendung kostengünstiger Tintenstrahldrucktechnologie zur direkten Integration von Biomaterialien mit Elektronik, um neue Anwendungen an der Spitze der Elektronik-Biologie-Schnittstelle zu schaffen, wie zum Beispiel die Verfolgung von Augenbewegungen in virtueller und erweiterter Realität.

„Dies ist das erste Mal, dass ein so hochleistungsfähiger gedruckter Transistor hergestellt wurde, der über mehrere Monate hinweg eine gute Zuverlässigkeit zeigt, ohne dass sich die Eigenschaften ändern“, sagte Dr. Chen Jiang, der Erstautor des Papiers, früher von der Elektrotechnikabteilung des Department of Engineering . „Dieser Transistor verbessert typische organische Transistoren, die eine geringere Zuverlässigkeit von nur wenigen Tagen oder sogar wenigen Stunden aufweisen.“ Im Jahr 2018 wurde Dr. Jiang der Ph.D. der IEEE Electron Devices Society verliehen. Studentenstipendium zur Förderung und Unterstützung der Forschung zu elektronischen Geräten.

Dr. David Hasko, Co-Autor des Papiers vom Department of Engineering, sagte: „Diese Anwendung zeigt ein weiteres Beispiel dafür, wie es möglich ist, eine ganze Schaltung mit nur einem einzigen, äußerst erschwinglichen Tintenstrahldruckwerkzeug herzustellen, das eine Fertigung ermöglicht Anlage in Reichweite der meisten Universitätsfakultäten. Es wäre eine hervorragende Möglichkeit, zum Beispiel Designregeln und Mikrofabrikation praxisnah einzuführen.“

Professor Arokia Nathan, ehemaliger Lehrstuhlinhaber für Photonische Systeme und Displays am Department of Engineering, der die Forschung leitete, fügte hinzu: „Das Ergebnis dieser Forschung ist sehr spannend. Eine nahezu ideale Leistung von weitgehend Design-Rule-unabhängigen Transistoren und Circuits ist die Quintessenz, wie man eine analoge Sensorschnittstelle mit geringem Stromverbrauch und hoher Signalauflösung unter Verwendung kostengünstiger, einfacher Drucktechnologien erreichen kann.” Professor Nathan ist heute Unternehmer, der seine eigenen High-Tech-Start-ups verwaltet.

Professor Manohar Bance, Lehrstuhlinhaber für Otologie und Schädelbasischirurgie, University of Cambridge und Honorary Consultant, Cambridge Universities Hospitals Foundation Trust, sagte: „Diese Technologie stellt einen großen Fortschritt bei der effizienten und genauen Messung biologischer Signale dar. Die Zukunft wird Echtzeit beinhalten.“ Messung von Signalen vieler biologischer Systeme und deren Einbindung in die Überwachung der Echtzeit-Motorunterstützung und -diagnostik. Die Schnittstelle zwischen Biologie und Elektronik ist ein grundlegender Bereich, der entwickelt werden muss, um diese Zukunft zu verwirklichen.”


Leave a Comment