研究目的
通过柔性印刷有机晶体管的三维单片集成,实现印刷晶体管密度的按比例缩放并提升器件性能。
研究成果
三维单片集成策略成功提升了印刷晶体管的密度与性能,实现了高良率、均匀性和稳定性。该技术支持柔性数字电路的可扩展制造,在可穿戴电子和物联网领域具有应用潜力。未来工作可通过优化材料与工艺实现更高集成度与可靠性提升。
研究不足
打印分辨率限制在10-100微米范围内,阻碍了进一步微型化。在高热应力(150°C)下会出现性能退化,长期存储显示部分参数偏移。接触电阻问题(尤其是n型晶体管中)影响迁移率提取。
1:实验设计与方法选择:
本研究采用3D单片集成方法,通过喷墨和分配器打印技术在柔性塑料基底上制备双栅有机晶体管。该设计包含互补晶体管的垂直堆叠结构并共享栅电极,以提高器件密度与性能。
2:样品选择与数据来源:
器件制备于125微米厚的聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)薄膜上。材料包括有机半导体(n型TU-3与p型DTBDT-C6)、银纳米颗粒墨水、聚对二甲苯介电层及含氟聚合物围坝。
3:6)、银纳米颗粒墨水、聚对二甲苯介电层及含氟聚合物围坝。 实验设备与材料清单:
3. 实验设备与材料清单:喷墨打印机(富士胶片Dimatix DMP 2831)、分配打印装置、聚对二甲苯化学气相沉积系统、半导体参数分析仪(吉时利4200-SCS)、示波器(泰克DPO2024B)、触针式轮廓仪(布鲁克Dektak XT)、LCR测试仪(日本NF公司ZM2376)。
4:1)、分配打印装置、聚对二甲苯化学气相沉积系统、半导体参数分析仪(吉时利4200-SCS)、示波器(泰克DPO2024B)、触针式轮廓仪(布鲁克Dektak XT)、LCR测试仪(日本NF公司ZM2376)。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:依次进行金属层打印、介电层沉积、疏水围坝内半导体墨水打印、热退火及电学表征。具体步骤包含电极喷墨打印、聚对二甲苯化学气相沉积、表面活性剂处理以调控功函数,以及通过激光钻孔实现互连。
5:数据分析方法:
采用半导体参数分析仪测量电学特性,载流子迁移率从饱和区转移特性曲线提取。统计分析包含均匀性评估的标准偏差计算。
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Semiconductor Parameter Analyzer
4200-SCS
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