Cristales líquidos de nanotubos de carbono 2D alineados para electrónica a escala de obleas

Los nanotubos de carbono semiconductores prometen un rendimiento más rápido y un menor consumo de energía que el Si en transistores de efecto de campo (FET) si pueden alinearse en arreglos densos. Aquí, demostramos que los nanotubos recolectados en una interfaz líquido/líquido se auto-organizan para formar cristales líquidos nemáticos bidimensionales (2D) que se alinean globalmente con el flujo. Los cristales líquidos 2D se transfieren a sustratos en un proceso continuo que genera arreglos densos de nanotubos alineados dentro de ±6°, ideales para la electrónica. El ordenamiento de los nanotubos mejora con el aumento de la concentración y la disminución de la temperatura debido a los fenómenos subyacentes de los cristales líquidos. La excelente alineación y uniformidad de los ensamblajes transferidos permiten FETs con una densidad de corriente en estado activo excepcional que promedia 520 μA μm−1 a solo −0.6 V, y una variación de solo 19%. Los FETs con puertas superiores de gel iónico demuestran un cambio subumbral tan bajo como 60 mV década−1. Se logra la deposición a través de un sustrato de 10 cm, evidenciando la promesa de los cristales líquidos de nanotubos 2D para la electrónica semiconductor comercial.