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            蘇州納米所取得印刷碳納米管薄膜晶體管與電路研究新進(jìn)展


            來源:蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所

            [導(dǎo)讀]  中國科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所自2010年以來一直致力于高性能可印刷半導(dǎo)體碳納米管墨水的開發(fā)、高性能印刷p型和n型薄膜晶體管器件的構(gòu)建和應(yīng)用研究。最近,他們在印刷電子學(xué)研究部的研發(fā)工作又取得突破性進(jìn)展。優(yōu)化構(gòu)建了全印刷柔性薄膜晶體管,為印刷碳納米管薄膜晶體管在新型印刷柔性顯示技術(shù)、柔性智能光電開關(guān)和化學(xué)生物傳感等領(lǐng)域中的應(yīng)用打下了良好的基礎(chǔ)。
            中國粉體網(wǎng)訊    近年來,IBM一直在尋找能夠延續(xù)摩爾定律的半導(dǎo)體材料。2014年7月10日,IBM對外宣布,未來5年投資30億美元開發(fā)7nm芯片,而碳納米管是他們首選的半導(dǎo)體材料。經(jīng)過1年多的研究,最近IBM在碳納米管集成電路技術(shù)方面取得重大突破,解決了商用碳納米管面臨的三大挑戰(zhàn)之一,即短溝道碳納米管晶體管的接觸問題(Science 2015, 350, 69-72)。但高純半導(dǎo)體碳納米管的制備、碳納米管的準(zhǔn)確定位和高性能n型碳納米管晶體管的構(gòu)建等仍是制約碳納米管集成電路應(yīng)用的瓶頸,還有待進(jìn)一步研究。

              中國科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所印刷電子學(xué)研究部趙建文領(lǐng)導(dǎo)的科研小組自2010年以來一直致力于高性能可印刷半導(dǎo)體碳納米管墨水的開發(fā)、高性能印刷p型和n型薄膜晶體管器件的構(gòu)建和應(yīng)用研究。在過去幾年中已開發(fā)出多種可以分離提純半導(dǎo)體碳納米管與墨水制備技術(shù),分離的半導(dǎo)體碳納米管的純度可達(dá)99%以上。同時,利用印刷制備技術(shù)在柔性與剛性基體上構(gòu)建了CMOS反相器、簡單邏輯電路、環(huán)形振蕩器與有機(jī)發(fā)光OLED像素驅(qū)動電路等薄膜晶體管電路系統(tǒng)。已發(fā)表研究論文10余篇,申請多項發(fā)明專利,并已開始與產(chǎn)業(yè)界合作,向?qū)嶋H應(yīng)用領(lǐng)域推廣。

              最近,印刷電子學(xué)研究部的研發(fā)工作又取得突破性進(jìn)展。經(jīng)過優(yōu)化構(gòu)建的全印刷柔性薄膜晶體管的電荷遷移率可達(dá)到100-400 cm2/Vs,亞閾值擺幅(ss)只有69 mV/dec,是目前已報道的印刷薄膜晶體管中遷移率最高、亞閾值擺幅最小的柔性印刷碳納米管薄膜晶體管器件。構(gòu)建的印刷柔性CMOS反相器也表現(xiàn)出優(yōu)越的性能,在低電壓(1伏)工作下增益可達(dá)23,噪聲容限高達(dá)85%,也是目前國際上已報道的最好結(jié)果。該工作于2015年10月在臺北召開的第6屆國際柔性與印刷電子年會上(ICFPE 2015)獲“最佳論文獎”。


            圖1 全印刷柔性碳納米管薄膜晶體管電學(xué)性能



            圖2 高性能印刷柔性CMOS反相器  


              上述工作為印刷碳納米管薄膜晶體管在新型印刷柔性顯示技術(shù)、柔性智能光電開關(guān)和化學(xué)生物傳感等領(lǐng)域中的應(yīng)用打下了良好的基礎(chǔ)。
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