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半导体研究人员无机加拿大科学家研究出可替代有机半导体组件

加拿大麦基尔大学(McGillUniverstiy)的研究人员近来宣布一项技术突破,号称可大幅缩小有机半导体组件与硅芯片之间的性能差距。

  与硅材料相较,有机半导体可采用较简易的低温制程生产,所产出的组件不但成本比较低,并具备高度可调谐特性(tunableproperties);但遗憾的是,有机材料的载子迁移率(carriermobility)较差,使得其性能比传统的无机半导体组件差了一大截,幅度超过千倍。

  而麦基尔大学的研究人员最近示范了一种能缩小有机半导体与无机材料之间性能差距的方法,是透过由下而上的自动组装(bottom-upself-assembly)技术,复制有机半导体的高度秩序化(highlyordered)奈米结构。

麦基尔大学教授DmitriiPerepichkal表示:“我们的研究成果是取一种完美有序的无机材料晶体──在这里是单晶铜──然后将其秩序转化到一个有机层中;”他是与法国国家科学研究院(Institutnationaldelarecherchescientifique)教授FedericoRosei一同进行上述研究。

  “具体来说,我们成功展示了一种最重要的有机导电高分子聚合物──PEDOT(polyethylenedioxythiophene)──的完美秩序化数组;”Perepichkal表示。

  研究人员透过复制已经具备完美晶体结构的铜薄膜,利用简易的低温沉积技术让单体(monomer,聚合物的成分)自动在无机材料上组装成聚合物。“当这些小小的单分子触及晶体的表面,它们就会以该晶体本身的排列模式聚合成最后的聚合物数组。”Perepichkal指出。

  利用该结晶化PEDOT单层膜(monolayers)所制作的有机晶体管,在尺寸上可望比目前的半导体组件小十倍、但性能则可媲美诸如硅等无机材料。

  这项研究目前还在早期阶段,但研究人员表示该技术最终可适用各种有机半导体组件的生产,应用范围包括大尺寸计算机显示器,以及高效益、廉价的塑料太阳能电池。而研究人员的下一步是将目前以1D方式(单层膜)呈现的成果,进展到传统芯片制造所使用的2D架构。


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