真正可彎曲設備指日可待 最簡單的柔性可印刷電晶體

2020-12-05 3DMGAME

真正可彎曲設備指日可待 最簡單的柔性可印刷電晶體

時間：2015-04-05 09:14:33

  • 來源：煎蛋
  • 作者：Sophie周
  • 編輯：Sophie

僅需兩種材料和室內常溫環境，韓國的研究者研製了在柔性塑料上製作極其簡單的薄膜電晶體(thin-film transistors)工藝。研究人員稱，該技術能夠使得一次性柔性電子電晶體產品的成本大幅下降。

如今，薄膜電晶體技術主要用於平板顯示器像素開關，一般通過在剛性玻璃表面沉積非晶體矽製成。

新型的薄膜電晶體由氧化銦(屬於非晶氧化物半導體材料)組成。這種材料的電氣特性要比非晶(amorphous )矽要好。研究人員認為，非晶氧化物製作的開關比非晶矽體積更小、功耗更低、開關速度更快。採用這種開關的顯示器將更加清晰、圖像處理速度也更快。此外，非晶氧化物能夠以更廉價的方式印刷到塑料上。

東京的研究者首次在2004年報告過由非晶銦鎵鋅氧化物( indium gallium zinc oxide ,IGZO)製作的電晶體。而現在，很多大型顯示器製造商採用氧化電晶體操控LCD和OLED的像素單元。

韓國成均館大學的研究小組想到了一個超簡單的電晶體設計和製造方法，在該方法中需要的材料更少，處理步驟也更少，可以經一部降低非晶氧化物裝置的成本。

電晶體一般由三個部分組成：一個薄膜半導體溝道、柵極絕緣層、電極(非別是源極、漏極和柵極)。在製作電晶體時需要通過3個不同的步驟和至少3種不同耳朵材料裝配而成。

新的電晶體只需要兩種材料：氧化銦和離子凝膠(ion gel)。粒子凝膠是相對較新的材料，由困在聚合物基質的導電離子液體構成。

研究人員首次採用沉積的方式將楊華銦印刷在塑料片上。首先，是U型的氧化銦中包含一個啞鈴型的楊華銦底層，然後在其上，一個橫跨啞鈴槓和U型兩邊的離子凝膠貼片。最後整體暴露於氬氣之中。

完成的塑料片上覆蓋有電晶體陣列。在每個電晶體中，U形氧化銦作為柵極時，啞鈴狀氧化銦的兩端作為源極和漏極，凝膠覆蓋的部分形成一個半導體溝道，也是柵極的電介質。

作為一個概念驗證，研究人員展示了由兩個電晶體形成的非邏輯門電路(NOT logic)。這個非邏輯(逆變門)是一種數字邏輯電路的基本門電路模塊。

該方法還能使用其他氧化物，如氧化銦鋅和 IGZO製作電晶體。相關的研究成果發布在《ACS Nano》。

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