塑料基底晶体管在美研制成功

2011-1-29 11:47 来源: 科技日报
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晶体管中的电介质栅被换成一种双层分子材料

  晶体管制造一般是用玻璃作基底材料,这有利于在多变的环境下保持稳定,从而保证用电设备所需的电流。据美国物理学家组织网1月27日报道,美国佐治亚理工大学研究人员最近开发出一种双层界面新型晶体管,性能极为稳定,还能在可控的环境中,以低于150摄氏度的条件在塑料基底上大量生产,因此可用于柔韧可弯曲的塑料电子设备。研究论文发表在近期的《先进材料》(Advanced Materials)杂志网站上。

  由于晶体管的性能不仅取决于半导体本身,还取决于半导体和电介质栅门之间的界面,所以研究小组对一种现有半导体的电介质栅门进行了改良,将顶栅有机场效应晶体管与双分子层栅绝缘体结合在一起,改良后的晶体管在测试中表现出了极为稳定的性能和优良的导电性。

  佐治亚理工大学有机光子学与电子学中心主管、电学与计算机工程学院教授伯纳德·凯普林表示,过去的晶体管使用的是单一电介质材料,而改良后的晶体管中电介质栅是一种双层分子材料。

  电介质栅的双分子层由一种名为CYTOP的氟化聚合物构成,再通过原子层沉积制造出高介电常数的氧化金属层。研究人员解释说,在有机半导体中,CYTOP介电常数非常低,需要提高驱动电压。而高介电常数氧化金属虽然需要电压较低,但用作界面时其很多缺点使得晶体管性能不稳定。两种物质单独使用时各有利弊,但把两种物质结合作为双分子层使用,两者的缺点就会因互补而得以克服。

  研究人员对电池双分子层进行了多种检测,包括接通了晶体管2万次,施加持续生物压力以最高电流运行,甚至将晶体管在等离子舱内放置了5分钟,发现它的流动性都没有降低。直到他们把晶体管在丙酮里放了一个小时,其流动性才出现了少许下降,但晶体管仍在运行。

  研究人员表示,目前只在玻璃基底上对晶体管进行了检测,接下来他们将在可弯曲的柔韧塑料上检测晶体管的性质,并进一步实验用喷墨印刷技术来制造双分子层晶体管的能力。新晶体管可用于高级绑带、射频电子标签、塑料太阳能电池、智能卡发光器等任何需要稳定电流和柔韧表面的电子设备。