稜柱結構基板增進有機薄膜電晶體效能
- 上線日期：2012/2/29 上午 12:00:00
- 資料來源：奈米科學網
美國研究人員研發出一種新式微印刷(micro-printint)技術，可用來製作速度更快且效能更佳的有機薄膜電晶體(organic thin-film transistors, OTFT)。稜柱結構基板(prism substrate)的設計使得閘極與源/汲極能幾近完美地精確對準，可大幅降低寄生電容(parasitic capacitance)，使其轉換頻率(transit frequency)超越傳統的頂接觸式(top-contact)OTFT。
OTFT可應用於發光二極體、太陽電池及雷射等，優點為製作成本低，且能搭配可撓性基板。不過與非有機半導體相比，用來製作此類電晶體的有機材料往往載子遷移率偏低，因此導電能力不佳。轉換頻率與材料中載子的移動速率有關，提升轉換頻率的方法之一是縮短元件中的通道長度並降低寄生電容。
雖然微影製程能製作出比10 μm短的通道，但鮮少用來製作有機半導體源極或汲極，原因是製程中的化學藥劑會劣化有機材料層。而傳統的製造方式如遮罩或高速印刷由於無法精確對準各電極，常衍生出相當大的寄生電容。若將電晶體製作於塑膠基板上，更需預留額外的重疊區域，因為塑膠會隨溫度或張力而伸縮。重疊電容(overlap capacitance)會降低元件的最高操作頻率，因此應盡可能減少。
最近，史丹佛(Stanford)大學的Zhenan Bao等人研發出的新技術可望化解此棘手問題。他們利用簡單的微壓印製程，在聚合物PMMA構成的棱柱結構上，製作出自我對準的(self-aligned)短通道(<10 μm)OTFT。此結構可置於多種彈性基板或矽晶圓基板上。
接著，研究人員以不同傾角在此棱柱基板上沉積數種不同金屬層，製作出功能完整的OTFT。例如，利用熱蒸鍍製作80 nm厚的鋁層作為閘極，而源/汲極則由金構成。團隊成員Jin Jeon表示，預先定義好的棱柱結構使得閘極與源/汲極製作能精確對準，相較於傳統的頂接觸式OFTF，寄生電容降低了80%。
Jeon認為，他們的新技術有助於高速元件的發展，如無線射頻辨識系統(RFID)、穿戴式電子產品以及感測網路等。該團隊目前正計畫縮小通道長度到次微米級，同時著手設計更為複雜的電路區塊。詳見Appl. Phys. Lett.｜DOI:10.1063/1.3679119。
原始網站: http://nanotechweb.org/cws/article/tech/48516
譯者:莫偉呈(茂迪太陽能)
責任編輯:劉家銘
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