晶體管制造一般是用玻璃作基底材料，這有利于在多變的環(huán)境下保持穩(wěn)定，從而保證用電設(shè)備所需的電流。據(jù)美國物理學(xué)家組織網(wǎng)1月27日報道，美國佐治亞理工大學(xué)研究人員最近開發(fā)出一種雙層界面新型晶體管，性能極為穩(wěn)定，還能在可控的環(huán)境中，以低于150攝氏度的條件在塑料基底上大量生產(chǎn)，因此可用于柔韌可彎曲的塑料電子設(shè)備。研究論文發(fā)表在近期的《先進(jìn)材料》雜志網(wǎng)站上。
由于晶體管的性能不僅取決于半導(dǎo)體本身，還取決于半導(dǎo)體和電介質(zhì)柵門之間的界面，所以研究小組對一種現(xiàn)有半導(dǎo)體的電介質(zhì)柵門進(jìn)行了改良，將頂柵有機(jī)場效應(yīng)晶體管與雙分子層?xùn)沤^緣體結(jié)合在一起，改良后的晶體管在測試中表現(xiàn)出了極為穩(wěn)定的性能和優(yōu)良的導(dǎo)電性。
佐治亞理工大學(xué)有機(jī)光子學(xué)與電子學(xué)中心主管、電學(xué)與計算機(jī)工程學(xué)院教授伯納德＆#12539;凱普林表示，過去的晶體管使用的是單一電介質(zhì)材料，而改良后的晶體管中電介質(zhì)柵是一種雙層分子材料。
電介質(zhì)柵的雙分子層由一種名為CYTOP的氟化聚合物構(gòu)成，再通過原子層沉積制造出高介電常數(shù)的氧化金屬層。研究人員解釋說，在有機(jī)半導(dǎo)體中，CYTOP介電常數(shù)非常低，需要提高驅(qū)動電壓。而高介電常數(shù)氧化金屬雖然需要電壓較低，但用作界面時其很多缺點(diǎn)使得晶體管性能不穩(wěn)定。兩種物質(zhì)單獨(dú)使用時各有利弊，但把兩種物質(zhì)結(jié)合作為雙分子層使用，兩者的缺點(diǎn)就會因互補(bǔ)而得以克服。
研究人員對電池雙分子層進(jìn)行了多種檢測，包括接通了晶體管2萬次，施加持續(xù)生物壓力以最高電流運(yùn)行，甚至將晶體管在等離子艙內(nèi)放置了5分鐘，發(fā)現(xiàn)它的流動性都沒有降低。直到他們把晶體管在丙酮里放了一個小時，其流動性才出現(xiàn)了少許下降，但晶體管仍在運(yùn)行。
研究人員表示，目前只在玻璃基底上對晶體管進(jìn)行了檢測，接下來他們將在可彎曲的柔韌塑料上檢測晶體管的性質(zhì)，并進(jìn)一步實驗用噴墨印刷技術(shù)來制造雙分子層晶體管的能力。新晶體管可用于高級綁帶、射頻電子標(biāo)簽、塑料太陽能電池、智能卡發(fā)光器等任何需要穩(wěn)定電流和柔韌表面的電子設(shè)備。 |
