首个用碳60薄膜制备的高性能场效应晶体管

使用室温处理，研究人员佐治亚理工学院用碳60薄膜(也称为富勒烯)制作了高性能场效应晶体管。能够用有机半导体生产具有这种性能的器件，代表了在柔性有机基片上实现大面积低成本电子电路的又一实际应用。

这种新型器件具有比非晶硅更高的电子迁移率、较低的阈值电压、较大的开关比和较高的运行稳定性，可以鼓励更多的设计师开始研究这种电路，用于显示器、有源电子广告牌、RFID标签和其他使用柔性基片的应用。

“如果你打开教科书，看看薄膜晶体管应该做什么，我们现在已经很接近了，”佐治亚理工学院电气与计算机工程学院和有机光子学与电子学中心的教授伯纳德·基佩伦(Bernard Kippelen)说。“现在我们已经展示了非常好的单晶体管，我们想展示由多个组件组合而成的功能设备。我们已经做好了一切准备。”

《应用物理快报》杂志报道了C60晶体管的制造过程。这项研究得到了美国国家科学基金会通过STC项目MDITR和美国海军研究办公室的支持。欧洲杯线上买球

研究人员一直对用有机半导体制造场效应晶体管和其他器件感兴趣，这些器件可以加工到各种基片上，包括柔性塑料材料。欧洲杯足球竞彩作为一种有机半导体材料，C60很有吸引力，因为它可以提供高电子迁移率——一种衡量电流流动速度的指标。以前的报告显示，C60可以产生高达6平方厘米每伏特秒(6 cm2/V/s)的移动性值。然而，这一记录是通过热壁外延工艺实现的，该工艺需要250摄氏度的加工温度，这对于大多数柔性塑料基片来说太热了。

尽管Kippelen的研究小组生产的晶体管显示出略低的电子迁移率(2.7到5 cm2/V/s)，但它们可以在室温下生产。

Kippelen说:“如果你想在塑料基板上沉积晶体管，你真的不能在超过150摄氏度的温度下进行任何处理。”“通过室温沉积，可以与许多不同的基材兼容。对于低成本、大面积的电子产品来说，这是必不可少的组成部分。”

由于C60晶体管与氧气接触很敏感，所以它们必须在氮气环境下工作。Kippelen希望通过使用其他富勒烯分子来解决这个问题，并适当地包装设备。

为了方便起见，新的晶体管是在硅上制造的。虽然Kippelen并没有低估转移到有机基质的潜在困难，但他说这个挑战是可以克服的。

尽管C60晶体管的性能令人印象深刻，但不会对基于硅的传统CMOS芯片构成威胁。这是因为Kippelen所考虑的应用程序不需要高性能。

他说:“在很多应用中，你不一定需要数百万个快速晶体管。”“我们所需要的性能远低于CMOS芯片。虽然CMOS功能非常强大，而且成本相对较低，因为你可以在一块晶圆上制造很多电路，但对于大面积应用来说，CMOS并不经济。”

另一组目标驱动电子元件用于低成本有机显示器、活动广告牌和类似应用。

他指出:“如果你看一个刷新率为60赫兹的视频显示器，这意味着你必须每16毫秒刷新一次屏幕。”“与你电脑中的奔腾处理器相比，这是一个相当低的速度。尝试使用有机材料进行高速加工是没有意义的，因为硅已经非常先进，具有更高的载流子流动性。欧洲杯足球竞彩”

现在他们已经展示了有吸引力的场效应C60晶体管，Kippelen和合作者张晓红和Benoit Domercq计划生产其他电子元件，如逆变器，环形振荡器，逻辑门，和有源矩阵显示和成像设备的驱动器。组装这些更复杂的系统将展示C60设备的优势。

Kippelen说:“我们的目标是增加电路的复杂性，看看如何利用高移动性来制造性能空前的更复杂的结构。”

研究人员通过将气相中的C60分子沉积到硅衬底上的薄膜中来制造晶体管，在硅衬底上已经制作了栅电极和栅介质。源极和漏极通过荫罩沉积在C60薄膜的顶部。

Kippelen的团队已经使用C60近10年了，并且也在光伏电池中使用这种材料。除了技术上的进步，Kippelen相信这项新工作表明了有机电子技术的日益成熟。

“这一进展可能会引起更多传统电子工程师的兴趣，”他说。“大多数工程师都希望使用最新的技术平台，但他们也希望看到能够实现这些电路的性能水平。如果你能证明——就像我们已经证明的那样——你可以得到具有良好重现性、良好稳定性、接近零的阈值电压、大的通断电流比以及高于非晶硅的性能水平的晶体管，这可能会说服设计师考虑这项技术。”