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在紙張和PET上“印刷”多晶硅,工藝溫度低于150℃

   2015-04-28 日經BP社15760
核心提示:荷蘭代爾夫特理工大學(Delft University of Technology)與日本北陸先端科學技術大學院大學于2015年4月21日宣布,開發出了在紙上印刷
荷蘭代爾夫特理工大學(Delft University of Technology)與日本北陸先端科學技術大學院大學于2015年4月21日宣布,開發出了在紙上“印刷”多晶硅層的技術,相關論文發表在了學術期刊《應用物理快報》(Applied Physics Letters)上。

利用這項技術制作的TFT的載流子遷移率最大為23.5cm2/Vs。目前,柔性電子電路用半導體材料的主流是有機半導體和氧化物半導體,不過多晶硅也一直在參與競爭。

此次開發的印刷方法是:(1)在沒有氧氣和水分的環境下,將“硅墨水”涂布到加熱至80℃的基板上,硅墨水是將環戊硅烷(CPS,氫鍵合在硅的5節環上而形成)溶解在溶劑中制成的;(2)在溫度為100℃的環境下,照射波長為365nm的紫外線(UV),然后使CPS聚合形成聚硅烷;(3)向聚硅烷層照射數十納米的準分子激光,變成多晶硅。據介紹,在上述過程之后,包括TFT形成過程在內的工藝溫度不會超過150℃。

在按照這種方法制作的TFT中,只照射一次較高能量激光制作的NMOS的載流子遷移率為2.6cm2/Vs、PMOS的載流子遷移率為3.9cm2/Vs。通過反復照射多次較弱激光制成的NMOS的載流子遷移率為21.0cm2/Vs,PMOS的載流子遷移率為23.5cm2/Vs。通過一次照射制作的NMOS和PMOS的電流導通截止比在104以上,而通過多次照射制作的NMOS和PMOS的電流導通截止比則較低,分別在103、102以上。

北陸先端科學技術大學院大學很早就開始研究利用基于CPS的硅墨水制作電子電路的技術,并開發出了多晶硅TFT和非晶硅太陽能電池等產品。不過,此前的工藝溫度高達350~400℃,無法利用PET等樹脂基板。此次的工藝溫度在150℃以下,因此可以利用更多的柔性基板。
 
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