Teknologi Stretchable Semiconductors sudah diterapkan dalam Integrated Electronics

Stretchable rubbery semiconductors atau semikonduktor elastis yang dapat diregangkan merupakan terobosan dalam bidang material semikonduktor. Sudah kita ketahui bahwa semikonduktor memainkan peran utama dalam berbagai perangkat elektronik yang telah menjadi “separuh nyawa” bagi kebanyakan orang. Perangkat handphone, tablet, laptop, dan perangkat elektronik lainnya pasti menerapkan teknologi semikonduktor di dalamnya. Mulai dari penggunaan integrated circuit dalam circuit board sampai media penyimpanan yang sekarang sudah beralih dari hard disk drive (HDD) menuju solid state drive (SSD). Mimpi dari para ilmuan adalah mewujudkan perangkat elektronik elastis yang tahan terhadap deformasi mekanik sehingga mampu menunjang pengguna dengan mobilitas tinggi. Sudah pasti, untuk mewujudkan “mimpi” tersebut, dibutuhkan terobosan dalam teknologi semikonduktor, dan stretchable rubbery semiconductors adalah jawabannya.

Tepatnya Jum’at 1 Februari 2019, hasil riset dari kelompok ilmuan University of Houston telah dipublikasikan dalam jurnal Science Advance, Vol. 5 No. 2, 2019 (DOI: 10.1126/sciadv.aav5749). Sepertinya, langkah ini menjadi pintu awal bergesernya wilayah riset stretchable rubbery semiconductors yang awalnya tertutup menjadi wilayah komersial. Artinya, mimpi para ilmuan tentang perangkat elektronik elastis akan segera terwujud dan masyarakat pun akan segera bisa menggunakannya. Dalam artikel yang dipublikasikan tersebut, kelompok ilmuan University of Houston melaporkan bahwa teknologi stretchable semiconductor telah berhasil diterapkan dalam rangkaian elektronik terintegrasi (integrated electronics), rangkaian logika (logic circuits), dan susunan sensor pada kulit (arrayed sensory skins).

Riset dari kelompok ilmuan University of Houston tersebut telah berhasil membuat perangkat elektronik elastis dari bahan semikonduktor elastis dengan high effective mobility. Perangkat tersebut dibuat dengan cara memasukkan metallic carbon nanotubes ke dalam rubbery semiconductor composite. Peningkatan kemampuan carrier mobility yang lebih efektif dihasilkan dengan cara menyediakan jalur cepat (fast path) sehingga mampu memperpendek jarak tempuh carrier transport. Carrier mobility atau kecepatan elektron dan hole bergerak dalam suatu material, sangat penting dalam sebuah sistem elektronik, yang secara lebih spesifik berpengaruh pada kemampuan transistor untuk memperkuat arus listrik.

Efektivitas carrier mobility ini merupakan jawaban dari hasil riset terdahulu tentang stretcable semiconductor yang terhambat pada rendahnya carrier mobility dan sangat rumitnya teknik produksi. Dalam riset ini, para ilmuan menemukan bahwa penambahan sedikit metallic carbon nanotubes dalam semikonduktor elastis P3HT (polydimethylsiloxane composite) dapat meningkatkan carrier mobility dengan menyediakan apa yang disampaikan Yu tentang fast path untuk mempercepat transport carrier dalam semikonduktor. Dengan teknik tersebut, rangkaian transistor dan gerbang logika mampu mempertahankan karakteristik kelistrikannya ketika diregangkan sampai 50%.

Cunjiang Yu, Assistant Professor dari Teknik Mesin the University of Houston dan corresponding author pada artikel di atas, menyatakan bahwa hasil riset ini akan membawa kita menuju percepatan kemajuan pada teknologi smart devices seperti sistem sensor kulit pada robot, teknologi implan bioelektronik, dan teknologi human-machine interface (dikutip dari EurekAlert). Proyek kerja lanjutan dari riset ini adalah terus meningkatkan carier mobility dan mengembangkan perangkat elektronik yang lebih kompleks untuk dapat sesegera mungkin diterapkan dalam integrated circuit, biomedis  dan bidang aplikasi lainnya. Mungkin kita bisa sejenak membayangkan, tak perlu berat-berat membawa laptop, hanphone, dan tablet lagi karena semuanya akan cukup dalam selembar kertas smart device yang bisa dilipat-lipat. Teknologi robotik juga akan mengalami percepatan khususnya humanoid robot dengan munculnya arrayed sensory skins.  

Share this post