Single-walled carbon nanotubes (SWCNT)는 높은 carrier mobility와 nanotube의 고유한 구조로 인해 우수한 기계적, 열적 특성을 보여준다. 뿐만 아니라 solution 공정이 가능하기 때문에 flexible 전자제품에 적합해 주목을 받고 있다. 또한, 전자, 광학 및 포토닉 응용 분야에서 반도체 나노 물질로 많은 주목을 받고 있다. 이러한 응용을 웨어러블 디바이스 형태로 구현하기 위한 잉크젯 프린팅 기술은 비용 효율적이고 대면적 디바이스 제작에서 큰 가능성을 보여주었다. 하지만, 회로를 설계할 때, SWCNT가 p-type 특성을 보여주기 때문에 상이한 n-type 반도체가 필요하다. 이 과정에서, 두 종류의 서로 다른 반도체 사이의 성능 불균형을 맞추기 위해 복잡한 제조 단계와 더 큰 chip 면적이 필요하게 된다.
Unipolar inverter는 n-type이나 p-type중 한 가지 재료만을 사용하는 inverter이다. Unipolar inverter 제작에 용이한 방법은 enhancement-mode와 depletion-mode를 제작하는 것이다. 두 가지 mode를 만들기 위한 방법으로는 화학적 doping, UV-ozone treatment 또는 dual-gate 구조가 사용된다. 하지만 이런 방법들은 공정 복잡도가 증가한다. 이를 해결하기 위한 enhancement-mode와 depletion-mode를 손쉽게 제조 할 수 있는 방법이 필요하게 된다.
본 연구에서는, inkjet printing된 SWCNT layer의 수를 증가시켜 트랜지스터 모드를 enhancement-mode에서 depletion-mode로 쉽게 조정할 수 있는 inkjet printed p-type SWCNT 트랜지스터 기반 inverter를 제작하기 위한 간편한 방법을 보고한다. Depletion-mode TFT는 channel 영역에서 SWCNT의 printing 횟수를 증가시켜 제작하였다. Printed SWCNT 트랜지스터는 트랜지스터의 모드에 따라 각각 -0.14 ~ 0.38 V 및 0.86 ~ 1.89 cm2 V-1 S-1 범위의 threshold voltage와 mobility를 나타낸다. 이러한 트랜지스터 모드 변경 전략으로, 낮은 작동 전압 (< 5 V) 에서 high gain (> 40)을 나타내는 inverter기반 증폭 회로(amplifier circuit)가 구현되어 가상 현실 (VR) 및 메타버스 응용에 유용할 호흡 시 흉부 움직임 및 손동작에 의한 근육 움직임을 포함한 실시간 biosignal을 모니터링하였다. 또한 microprocessor, memory에 활용되는 3-stage-ring oscillator 제작을 통해 전자회로에서의 적용을 입증하였다.