可導電的塑料將可催生更便宜、更薄也更具可撓性的電子組件,而這種技術已經運用在部分電子產品上,例如Sony在今年夏天推出的隨身聽與Microsoft近日推出的ZuneHD音樂播放機,都配備了OLED顯示器。
不過到目前為止,用有機材料所制造的電路只能允許一種類型(正或負)電荷通過;而美國華盛頓大學(UniversityofWashington)最近發表的研究成果,則是讓有機電子組件能同時傳遞正負電荷。
「有機半導體技術發展20年來的一個重大障礙,是很難讓電子通過?!谷A盛頓大學化工系教授SamsonJenekhe表示:「現在已有聚合物半導體能同時傳遞正負電荷,并因此拓展了可用的解決方案;這將會改變我們制造各種東西的方式。」
與Jenekhe一同發表上述成果的,還包括研究所學生FelixKim、XugangGuo,以及肯塔基大學(MarkWatson)副教授MarkWatson;該研究是由美國國家科學基金會(NSF)、美國能源部以及福特基金會(FordFoundation)所贊助。
Jenekhe表示,美國硅谷(SiliconValley)之所以名之為「硅」,是因為這種材料目前是電子產業的基石;但是硅價格昂貴,需要搭配高成本的制造技術,其剛性晶體(rigidcrystal)結構也讓t產出組件無法撓曲彎折。
約在30年前,科學家就已發現有某些塑料或是聚合物能導電;而從那時候起,研究人員就致力使那些材料更具效益?,F在,有機電子或是以碳為基礎的電子組件已經可以用在筆記型計算機、車用音響以及MP3播放機等產品上。
但現今的有機半導體最主要的缺點,就是主要只能傳遞負電荷──又稱電洞(hole),因為負電荷的移動范圍實際上是缺少電子的地方;在最近十年,有少數新開發的有機電子材料則是只能傳遞正電荷(電子)。
因此可用的有機電路制造方法,其實是緊密地將兩層復雜的電路圖案迭在一起;其中一層傳遞電子,另一層傳遞電洞?!敢驗槟壳暗挠袡C半導體有這樣的限制,要運用就得想辦法進行補償,也導致各種復雜的制程與困難?!笿enekhe表示。
Jenekhe的實驗室在可傳遞電子的有機半導體技術上已有超過十年的經驗;近年其研究團隊開發了一種具備施體(donor)與受體(acceptor)的聚合物,并仔細地調整了這兩個部份的強度。他們并與Watson的實驗室合作開發出了一種能同時傳遞正負電荷的有機分子。
「我們的研究成果是不再需要使用兩種不同的有機半導體;」Jenekhe表示:「只要用一種材料就能制造電路?!惯@種新材料能簡化有機晶體管以及其它數據處理裝置的制造,采用類似現在非有機電子的制造方法。
據了解,該研究團隊已經使用新材料,透過與硅晶體管相同的設計模式制造出有機晶體管,且產出成果能同時讓正負電荷快速通過。Jenekhe并表示,他們的成果是目前單元素有機聚合物半導體中表現最好的,電子移動速度比其它聚合物晶體管快了5~8倍。
此外他們所制造的、一組包含2個以上整合組件的電路,所產生的電壓增益(voltagegain)也比現有聚合物電路的表現高了2~5倍?!肝覀兤谕@個解決方案能被人們采用,并且也將相關技術分享大眾?!笿enekhe表示。
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