IT之家 5 月 2 日消息，電子器件的核心部件是晶體管，它可以控制電流的開關(guān)和大小，從而實(shí)現(xiàn)各種計(jì)算和信號(hào)處理功能。目前，晶體管的主要材料是硅，因?yàn)樗哂辛己玫陌雽?dǎo)體特性，可以在微觀尺度上制造出高性能的晶體管。然而，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，硅晶體管也面臨著一些挑戰(zhàn)，比如制造成本、能耗、環(huán)境影響等。因此，科學(xué)家們一直在尋找新的替代材料，以期打破晶體管的性能極限。
近日，瑞典皇家理工學(xué)院和林雪平大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)合作，首次成功地使用導(dǎo)電木頭制造出了晶體管。這種晶體管不僅可以利用電流來(lái)控制電流，而且還具有可降解、可持續(xù)、低成本等優(yōu)點(diǎn)。這一創(chuàng)新成果發(fā)表在《自然?電子學(xué)》雜志上。
研究團(tuán)隊(duì)選擇了巴沙木作為原料，因?yàn)樗兄鶆蚨鵁o(wú)紋理的結(jié)構(gòu)。他們首先去除了木頭中的木質(zhì)素，使其變得透明。然后，他們?cè)谀绢^表面涂上了一層聚乙烯二噻吩聚苯乙烯磺酸鹽（PEDOT:PSS），一種導(dǎo)電高分子材料。最后，他們?cè)谀绢^兩端分別加上了金屬電極，形成了一個(gè)完整的晶體管。
這種晶體管的工作原理是利用 PEDOT:PSS 層中的空穴（IT之家注：缺少電子的位置）來(lái)傳導(dǎo)電流。當(dāng)外加電壓改變時(shí)，空穴的濃度也會(huì)改變，從而影響通過(guò)木頭的電流大小，這樣就實(shí)現(xiàn)了對(duì)電流的調(diào)節(jié)功能。
研究團(tuán)隊(duì)測(cè)試了這種晶體管的性能，發(fā)現(xiàn)它可以在 1Hz 左右的頻率下工作。雖然這個(gè)頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于現(xiàn)代硅晶體管的水平，但對(duì)于一個(gè) 1 毫米長(zhǎng)的通道來(lái)說(shuō)，已經(jīng)是非常令人印象深刻的結(jié)果了。而且，這種晶體管可以在 5 秒內(nèi)關(guān)閉，在 1 秒內(nèi)打開，顯示出良好的開關(guān)特性。
研究團(tuán)隊(duì)表示，這種木制晶體管還有很大的改進(jìn)空間，比如優(yōu)化結(jié)構(gòu)、提高導(dǎo)電性、縮小尺寸等。他們認(rèn)為，這種晶體管不會(huì)取代硅晶體管在高性能計(jì)算領(lǐng)域的地位，但可能在一些特定的應(yīng)用場(chǎng)景中發(fā)揮作用。例如，在某些低功耗電的電子設(shè)備中，使用木制晶體管可以實(shí)現(xiàn)可降解、環(huán)保的目標(biāo)。另外，這種晶體管也可能適用于一些特殊的電子顯示技術(shù)，比如智能玻璃、智能標(biāo)簽、電子紙等，它們可以在極薄、柔性的形式下實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的計(jì)算功能，并且只需要很少的電力。
此外，這項(xiàng)研究也為其他基于生物或植物的電子技術(shù)提供了啟示和借鑒。木制晶體管可能比一般的有機(jī)晶體管更能承受高電流的沖擊，從而提高了可靠性和穩(wěn)定性。
這項(xiàng)研究展示了木頭作為一種新型電子材料的潛力和前景，也為電子器件的材料革命開辟了新的道路。
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