我院張敏老師課題組在全柔性晶體管研究中取得重要進展

2019-09-06 08:50:58

    柔性晶體管作為柔性電子的核心器件,在柔性顯示微购彩票|手机app下载、可穿戴設備、機器人人機界面等領域具有十分誘人的應用前景。全柔性晶體管的實現要求組成器件的各層材料均同時具有良好的電學特性、機械柔韌性和界面特性微购彩票|手机app下载。低維(包括二維到零維)材料在這些方面具有獨特的優勢微购彩票|手机app下载。然而微购彩票|手机app下载,系統地集成低維材料來制備高集成度的全柔性電子器件卻極具挑戰性。大多數低維材料具備一定的結構同質化,在相互堆疊的情況下難以采用傳統的選擇性刻蝕方法實現圖形化,使得傳統的集成工藝不能完全適用于柔性晶體管及柔性電路集成。


    近期,我院張敏副教授課題組提出了一種光刻輔助圖形化抽濾(Photolithography Incorporated Filtration, PIF)的設計和工藝方法來解決低維柔性材料集成的問題,并采用該方法實現了全柔性全碳薄膜晶體管。該研究使用半導體碳納米管作為有源溝道,金屬碳納米管作為源漏柵電極微购彩票|手机app下载,氧化石墨烯(GO)作為介電層微购彩票|手机app下载微购彩票|手机app下载,以聚對苯二甲酸乙二酯濾膜為基底微购彩票|手机app下载,通過四步PIF工藝,在室溫條件下得到電特性、柔韌性、透明性兼備的高性能全柔性薄膜晶體管陣列微购彩票|手机app下载微购彩票|手机app下载。其工作電壓低至-1 V,亞閾值擺幅低至170 mV/dec,場效應遷移率高達105 cm2/Vs。該器件在1 mm的超小曲率半徑下彎折2000次,性能總體保持穩定。器件整體(包括襯底)表現出76%的光透射率微购彩票|手机app下载。如果去除襯底影響,晶體管本身具有94%的光透射率和小于100 nm的超薄厚度。該器件同時滿足了柔性電子對高驅動能力、低工作電壓、超輕、超薄、超柔微购彩票|手机app下载、高透明的要求。此外,所提出的光刻輔助圖形化抽濾為低溫集成工藝平臺,為未來高性能柔性可拉伸電子器件和應用集成的發展提供了可行的解決方案。

    該成果以“Ultralow Voltage All Carbon Low Dimensional Material Flexible Transistors Integrated by Room Temperature Photolithography Incorporated Filtration” 為題于2019年8月被領域內重要期刊 Nanoscale 選為封面文章刊出。該工作由我院張敏副教授指導,2016級碩士生杜春暉為第一作者,2018級碩士生黃秋月為合作作者,我院張盛東教授以及香港理工大學柴揚副教授在該工作的完成中給予了合作支持。上述研究得到了深圳市科技創新委員會基礎研究項目和國家自然科學基金項目的支持。


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供稿人:張敏副教授課題組

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