最简单的柔性可印刷晶体管

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仅需两种材料和室内常温环境，韩国的研究者研制了在柔性塑料上制作极其简单的薄膜晶体管(thin-film transistors)工艺。研究人员称，该技术能够使得一次性柔性电子晶体管产品的成本大幅下降。

如今，薄膜晶体管技术主要用于平板显示器像素开关，一般通过在刚性玻璃表面沉积非晶体硅制成。

新型的薄膜晶体管由氧化铟(属于非晶氧化物半导体材料)组成。这种材料的电气特性要比非晶(amorphous )硅要好。研究人员认为，非晶氧化物制作的开关比非晶硅体积更小、功耗更低、开关速度更快。采用这种开关的显示器将更加清晰、图像处理速度也更快。此外，非晶氧化物能够以更廉价的方式印刷到塑料上。

东京的研究者首次在2004年报告过由非晶铟镓锌氧化物( indium gallium zinc oxide ,IGZO)制作的晶体管。而现在，很多大型显示器制造商采用氧化晶体管操控LCD和OLED的像素单元。
韩国成均馆大学的研究小组想到了一个超简单的晶体管设计和制造方法，在该方法中需要的材料更少，处理步骤也更少，可以经一部降低非晶氧化物装置的成本。

晶体管一般由三个部分组成：一个薄膜半导体沟道、栅极绝缘层、电极(非别是源极、漏极和栅极)。在制作晶体管时需要通过3个不同的步骤和至少3种不同耳朵材料装配而成。

新的晶体管只需要两种材料：氧化铟和离子凝胶(ion gel)。粒子凝胶是相对较新的材料，由困在聚合物基质的导电离子液体构成。

研究人员首次采用沉积的方式将杨华铟印刷在塑料片上。首先，是U型的氧化铟中包含一个哑铃型的杨华铟底层，然后在其上，一个横跨哑铃杠和U型两边的离子凝胶贴片。最后整体暴露于氩气之中。

完成的塑料片上覆盖有晶体管阵列。在每个晶体管中，U形氧化铟作为栅极时，哑铃状氧化铟的两端作为源极和漏极，凝胶覆盖的部分形成一个半导体沟道，也是栅极的电介质。

作为一个概念验证，研究人员展示了由两个晶体管形成的非逻辑门电路(NOT logic)。这个非逻辑(逆变门)是一种数字逻辑电路的基本门电路模块。

该方法还能使用其他氧化物，如氧化铟锌和 IGZO制作晶体管。相关的研究成果发布在《ACS Nano》。

本文译自 IEEE Spectrum，由 邻家乖蜀黍 编辑发布。