首塊奈米晶體“墨水”製成的電晶體問世
- 發佈時間：2016-04-09 01:29:53 來源：科技日報 責任編輯：羅伯特
科技日報北京4月8日電 （記者劉霞）電晶體是電子設備的基本元件，但其構造過程非常複雜，需要高溫且高度真空的條件。美韓科學家在《科學》雜誌上報告了一種新型製造方法，將液體奈米晶體“墨水”按順序放置。他們稱，這種效應電晶體或可用3D列印技術製造出來，有望用於物聯網、柔性電子和可穿戴設備的研製。
據賓夕法尼亞大學官網消息，研究人員在實驗中先將擁有電晶體電學屬性的奈米晶體，或球形奈米粒子分散在液體內，製造出四種奈米晶體墨水：一種導體（銀）、一種絕緣體（氧化鋁）、一種半導體（硒化鎘）以及一種有摻雜物（銀、銦混合物）的導體。研究人員之一、南韓地質礦産研究所的崔志赫（音譯）説：“我們首次證實，電晶體所有的組件金屬層、絕緣層、半導體層甚至半導體摻雜劑都能由奈米晶體製造。”
不過在製造過程中，需要採用精確的方式將其堆放。首先，導電的銀奈米晶體墨水從液體中沉澱在一個被光刻用掩模處理過的柔性塑膠表面，隨後，快速旋轉將其畫在一個平坦的層內。接著將掩模移走，留下銀墨水做電晶體的門電極。接下來，在其上面放置一層以氧化鋁奈米晶體為基礎的絕緣體，再放上一層以硒化鎘奈米晶體為基礎的半導體，最後加上另一層銦/銀混合物，形成了電晶體的源電極和漏電極。當以較低溫加熱這套系統時，銦摻雜從這些電極擴散到半導體組件中。
參與研究的專家卡根説：“用溶液基材料進行研究時，要確保添加第二層不會洗掉第一層，依此類推。我們必須在奈米晶體剛進入溶液以及沉澱後，對其表面進行處理，確保它們擁有合適的電學屬性並採用我們希望的構造組合在一起。”
卡根表示，新過程的工作溫度比傳統方法低，因此，他們能同時在同一塊柔性塑膠背襯上製造多個電晶體，“大面積和更低溫度製造電晶體是包括物聯網、大區域柔性電子和可穿戴設備等多項新興技術的目標”。
總編輯圈點
都説未來的電晶體很牛，不但要像傳統電晶體那樣功能強大內涵足夠，還需放下身段能夠“嫁雞隨雞、嫁狗隨狗”，擁有超強適應能力。高溫生産顯然會破壞各類柔性基材，所以如何低溫操作成為必答題。新的製造工藝恰到好處地給出答案——精準堆疊。更進一步，既然奈米尺度的晶體墨水都可以操控至此，何不將電晶體材料製成特殊“纖維” 直接定制生産柔性基材，一步到位豈不更省事？當然，設計過程難免更複雜。
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