美科學家新發現:新型碳晶體管勝過非晶矽!
http://www.kadhoai.com.cn 2026-04-08 03:38:32 來源:互聯網
在室溫處理半導體的技術可能使諸如電子布告板這樣的大規模應用以及像可任意使用的RFID標簽這樣的超低成本應用成為可能。但是,大多數室溫晶體管具有幾百cm2/Vs(平方厘米/電壓.秒)的低電子移動率。
現在,喬治亞州科技大學的研究人員聲稱,通過利用碳-60(C-60)薄膜—也稱為巴克球或富勒思—製作晶體管的溝道,找到了一種製作比非晶矽速度快100倍的室溫晶體管的完美方法。
“我們並沒有聲稱我們是第一家在室溫下製作C60晶體管的實驗室,”喬治亞科技大學的教授Bernard Kippelen說,“我們工作的創新在於:我們能夠證明在室溫處理下獲得3-5cm2/Vs這麼高的移動率的同時,能夠獲得良好的可再現性、良好的穩定性、低閥值電壓以及大的開關電流比。”
全球的實驗室均在追蹤研究室溫處理技術,以便利用廉價、高產的滾轉壓力及噴墨打印技術,製造大型顯示器以及像RFID這zhe樣yang的de低di成cheng本ben應ying用yong產chan品pin。那na樣yang就jiu不bu需xu要yao清qing潔jie室shi這zhe樣yang昂ang貴gui高gao價jia的de處chu理li設she備bei。許xu多duo方fang法fa在zai利li用yong有you機ji材cai料liao製zhi作zuo晶jing體ti管guan的de同tong時shi,嚐chang試shi利li用yong新xin材cai料liao的de形xing成cheng來lai增zeng加jia電dian子zi移yi動dong率lv的de途tu徑jing。
其它一些方法已經實現了高於喬治亞科技大學小組的電子移動率,但是,隻是通過高溫創建有機晶體管。Kovio公司已經為利用滾轉製造技術,通過噴墨方法開發了用於製造薄膜晶體管的無機矽,盡管製作溫度遠遠高於塑料襯底能夠承受的溫度。
雖然沒有實現高溫方法所能達到的電子移動率(Kovio公司聲稱電子移動性與多晶矽一樣好),喬治亞科技大學實現的電子移動率已經優於非晶矽。它的一個潛在應用就是作為僅僅要求16ms刷新率的服務顯示器。此外,它們可以被印製在廉價的塑料襯底上。
構建在幾年的設計改進上,Kippelen聲稱他的小組已經確定了需要在低溫下針對高電子移動率進行最優化的材料和參數。“我們的工作建立在對有機半導體進行純化和處理的幾年研究經驗之上,”Kippelen說,“對柵極介質以及電極金屬的選擇也起到了重要作用。”
Bernard Kippelen教授(中)在晶體管項目上與喬治亞科技大學的研究科學家Benoit Domercq以及博士候選人Xiao-Hong Zhang攜手合作。
為方便起見,演示器件是在矽襯底上製作的,但是,研究人員聲稱,他們的有機C60晶(jing)體(ti)管(guan)使(shi)用(yong)的(de)所(suo)有(you)元(yuan)素(su)均(jun)在(zai)室(shi)溫(wen)下(xia)製(zhi)成(cheng)。用(yong)於(yu)晶(jing)體(ti)管(guan)的(de)金(jin)屬(shu)電(dian)極(ji)是(shi)利(li)用(yong)跟(gen)有(you)機(ji)發(fa)光(guang)二(er)極(ji)管(guan)以(yi)及(ji)塑(su)料(liao)太(tai)陽(yang)能(neng)電(dian)池(chi)製(zhi)作(zuo)所(suo)采(cai)用(yong)的(de)透(tou)明(ming)工(gong)藝(yi)一(yi)樣(yang)的(de)工(gong)藝(yi)沉(chen)積(ji)而(er)成(cheng)。
“我們的電極是利用遮光板以及熱蒸發工藝在有機半導體的頂層製成的,”Kippelen說,“通過保持金屬源極和襯底之間的距離足夠大(3英寸),讓襯底在沉積過程之中不會過熱。”
下一步,研究人員將探索證明製作n溝道和p溝道晶體管的方法,以便利用室溫有機材料製成用於有源矩陣顯示器的CMOS反相器、振蕩器、邏輯門以及驅動器等類似的輔助電路。
“用塑料襯底取代矽襯底也是我們將來研究計劃的一個組成部分,”Kippelen說。
采用C60zhizuojingtiguangoudaodeyigequedianzaiyutamenduiyangqimingan,yiweizhezhezhongqijianbixuzaidanqihuanjingzhonggongzuo。yanjiurenyuanjihuatongguozhongxinxingchengfulesifenzibingbaqijianfengzhuangzhongdekongqipaidiaolaijiejuezhegewenti。