Činnost našich kalkulaček, osobních počítačů a dalších výrobků moderní mikroelektroniky je založena na řízeném předávání elektrických impulsů mezi tisíci miniaturních přepínačů ve formě polovodičových tranzistorů umístěných na křemíkových destičkách – čipech. Propojení těchto aktivních polovodičových prvků je provedeno mikroskopickými vodivými pásky (hliník, zlato aj.). Materiální základnu současné mikroelektroniky tvoří především látky anorganické (kovy, oxidy, křemík, arsenid galia aj.). Organické látky sice při výrobě integrovaných obvodů rovněž nacházejí uplatnění např. jako maskovací vrstvy, zapouzdření čipů, jejich role je však spíše pomocná. Organických látek, které se vyskytují v přírodě a které byly vytvořeny uměle člověkem, je známo více než deset milionů druhů. Bylo proto logické, když si vědci začali klást otázku, zda by se i mezi organickými látkami nenalezly takové, které by v mikroelektronice mohly plnit základní funkci vodičů a polovodičů.

Organické vodiče
Organické látky jsou svou povahou povětšinou izolátory. Nejdříve se po organických vodičích začalo pátrat mezi polymerními sloučeninami, v jejichž molekulárních řetězcích byly spatřovány dráhy, podél nichž by se za určitých okolností mohlo uskutečňovat vedení elektrického proudu. Naděje byly vkládány zejména v polymery, které mají uhlíkové atomy v řetězci střídavě propojeny jednoduchými a dvojitými vazbami a které označujeme jako konjugované. Nejjednoduší takovou látkou je polyen, který se označuje jako polyacetylen, protože jej lze připravit polymerací acetylenu. Ten normálně vzniká ve formě tmavého prášku nevalné vodivosti, jestliže se však dopuje příměsí jodu, vodivost se o mnoho řádů zvýší a lze připravit kovově lesklé filmy s vodivostí blížící se mědi.

Řetězec polyacetylénu

Následkem dopování dochází k vytvoření elektronových děr ve valenčním pásu (p-dopování) nebo k přenesení elektronů do vodivostního pásu (n-dopování). Dochází i ke změně charakteru vazeb podél polymerního řetězce, viz další obrázek.

P-dopovaný polyacetylenový řetězec má delokalizované kladné náboje a je dobrým vodičem. Elektronová hustota je rozmazaná podél řetězce (znázorněno obláčkem), rozdíly mezi jednoduchou a dvojnou vazbou jsou potlačeny v blízkosti dopantu

Atomy dopující látky při tom nevstupují do chemické vazby s polymerem, ale v oblasti svého působení pouze přemístí nositele náboje. K tomu, aby se dopovaných polymerů mohlo používat místo kovových vodičů v mikroelektronice, musí tyto látky vyhovovat i po stránce pevnosti, chemické stálosti a techniky nanášení vrstev. Z tohoto hlediska nadějnější než polyacetylen se jeví polypyrol nebo polythiofen. Byla popsána elektrochemická technika vytváření vrstev dopovaného polythiofenu, které mají vodivost 49 siemens/cm² a pevnost v tahu srovnatelnou s hliníkem.

Tranzistor z polymerů
Složitější je sestavení celoplastového tranzistoru, protože zde je zapotřebí látek s různými elektrickými vlastnostmi. Jako příklad uvedeme FET-tranzistor, který se podařilo sestavit v Laboratoři molekulárních materiálů ve francouzském Thiais. Jako izolační vrstvičky bylo pužito 1,5 mikronu tlustého filmu polyethylentereftalátu, který má dobré dielektrické vlastnosti. Kontakty emitoru byly realizovány pomocí vodivého polymerního laku. Kritickou byla volba materiálu pro vlastní polovodivou vrstvičku, u níž se vyžaduje vysoká pohyblivost nositelů náboje (vlivem pole). Zde bylo použito di(hexyl)sexithiofenu, jehož velmi tenká vrstvička (40nm) byla napařena mezi kontakty emitoru a kolektoru. Rozměry takto vyrobeného FETu byly pravda poněkud větší ve srovnání s těmi komerčně vyráběnými, byla zde ale řada unikátních vlastností. Tranzistor byl sestaven s využitím v podstatě tiskařské techniky a nebyl poškozen ani při kroucení základové fólie. Tato vlastnost najde uplatnění např. u “chytrých” plastových bankovních karet.

Plastový tranzistor snese i mechanické namáhání

Podle Scientific American, Febr. 1988,
Doc. RNDr. Čestmír Jech, Csc.