噴墨技術印製出石墨烯電子元件
- 上線日期：2012/1/5 上午 12:00:00
- 資料來源：奈米科學網
英國研究人員發明了一種以石墨烯(graphene)為墨水的印刷技術，並製造出高效能的透明薄膜電晶體及內部連線。此研究可望應用於許多印刷電子產品上，意味著此『神奇材料』將能列印出像是可撓式顯示器、太陽電池與電子紙等科技產品。
可撓式電子產品正在改寫人類的日常生活，市面上已出現許多新奇產品，例如電子紙、觸控式螢幕、人造皮膚、智慧型服裝與具類眼結構的攝影機。噴墨印刷術是大量製造塑膠電子產品的方法之一，它的原理簡單且僅需數道製程，能製作出電晶體、光伏元件、有機發光二極體與顯示器等多種元件。
原本用來列印文字或圖片的按需(drop-on-demand)噴墨技術在印刷電子領域已相當成熟，能利用有機及半導體墨水製作出薄膜電晶體，不過件品質仍無法與標準半導體技術相提並論。研究人員試圖使用氧化鋅奈米微粒與奈米碳管改良墨水，但這類墨水在普通溶劑中並不穩定，必須採用化學改質過的溶劑，然而這類溶劑會隨時間而降解，金屬奈米微粒在列印後也會氧化。
石墨烯是具有獨特電子與機械特性的平面碳材料，劍橋大學的Andrea Ferrari等人在液體中剝離石墨烯，製備出石墨烯墨水，而且初步印製的電晶體中電子遷移率高達95 cm2V-1s-1，相形之下，在最先進的有機半導體聚合物印製元件中電子遷移率只有約0.01到0.5，但其開關比值較佳，可達到105。
研究人員先將石墨薄片浸泡在含有甲基甲烷酮(N-methylpyrrolidone)的音波槽中，以音波振動數小時，然後靜置數分鐘等待沉澱，接著以離心機處理1小時，濾掉直徑大於1 μm的粒子，以免堵塞噴嘴。這種墨材可以在多種基板(如二氧化矽和石英)上印製薄膜電晶體之類的元件。Ferrari表示，石墨烯墨材應該能與現行的標準噴墨機台相容。該團隊目前計畫要優化製程參數，並試圖與業者合作著手生產有用的元件。詳見http://arxiv.org/abs/1111.4970。
原始網站: http://nanotechweb.org/cws/article/tech/48067
譯者:陳香如(穩懋半導體)
責任編輯:蔡雅芝
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