Гнучкі напівпровідники необхідні для майбутніх технологій переносної електроніки, але їх важко інтегрувати в складні архітектури. Тепер, у дослідженні, нещодавно опублікованому в Advanced Electronic Materials, дослідники з Японії розробили простий спосіб виготовлення високоякісних м’яких напівпровідників для передових електричних схем.
Сучасна технологія інтегральних схем базується на базових елементах, відомих як схеми комплементарних металооксидних напівпровідників (CMOS). Кремній є напівпровідниковим компонентом більшості сучасних технологій CMOS. Однак, оскільки майбутні КМОП-схеми повинні (наприклад) формуватися за формою тіла або інтегруватися в одяг, багато роботи було зосереджено на розробці м’яких, гнучких напівпровідників на основі полімерів.
Необхідно подолати кілька технічних проблем, щоб інтегрувати такі напівпровідники, особливо n-типу, які пропускають електрони, у схеми КМОП. Наприклад, підготовка високоякісних пошарових структур — важливих для функціональності CMOS-пристроїв — зазвичай є досить повільною та складною. Розв’язання цих проблем – це проблема, яку дослідники з Нарського інституту науки та технологій (NAIST) прагнули вирішити.
«В ідеалі можна було б наносити полімерні плівки на рідкі підкладки для полегшення перенесення на будь-які інші підкладки», — пояснює Маніш Панді, провідний автор. «Наша стратегія пропонує кращий контроль над морфологією кінцевої напівпровідникової плівки, яка має вирішальне значення для електричних властивостей, порівняно зі звичайним обробленням розчином».
Ця робота заснована на односпрямованому перенесенні плаваючої плівки. Використовуючи рідку підкладку, яка не розчиняє полімер, розчинений у розчиннику полімер можна додавати по краплях на підкладку таким чином, щоб утворити одновимірну плаваючу полімерну плівку. При випаровуванні розчинника молекули полімеру орієнтуються перпендикулярно до напрямку довжини плівки. Ця молекулярна морфологія оптимізує електричні властивості полімерної плівки. Як тільки плівка затвердіє, її можна легко перенести на іншу підкладку, наприклад, для пошарового нанесення.
«Ми підготували n-канальний транзистор, який майже не демонстрував порогової напруги, що важливо для підтримки енергоефективності», — каже Масакадзу Накамура, старший автор. «Використовуючи наш підхід, підготовка та інтеграція n-канальних, а також p-канальних транзисторів в один пристрій на основі гнучких напівпровідників має бути простим».
У цій роботі вдалося отримати одновимірні напівпровідникові плівки на основі полімерів недорогим способом, який легко відтворити. Методологія складання полімерної плівки, розроблена дослідниками NAIST, стане в нагоді для розвитку гнучкої електроніки та допоможе знайти заміну кремнію в новітній технології КМОП