斯坦福大学生产出长度小于100纳米的柔性原子薄型晶体管

2021年06月21日 19:25 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

世界各地的科学家们多年来一直在进行柔性电子学的研究。柔性电子学的目标是创造出能够移动和弯曲而不会断裂的设备,这可能被证明对可穿戴电子设备特别有用。斯坦福大学的研究人员现在已经开发出一种制造技术,能够生产长度小于100纳米的柔性原子薄型晶体管。

100纳米比以前的技术所允许的值要小几倍。该项目研究人员将他们的进展称为"柔性电子学"。柔性电子设备的前景包括可弯曲、可塑形,以及保持能源效率。柔性电路可用于可穿戴设备或植入人体以满足健康相关需求。

柔性电路也有望对小型物联网设备非常有用。该团队必须克服的一个主要工程挑战是在不使用对柔性塑料基材来说太高热量的情况下形成薄而灵活的电子。在以前的生产方法中,柔性材料在生产过程中需要融化和分解。

该项目的研究人员开发了一种技术,从不灵活的基本基材开始分步进行。器件建立在一块涂有玻璃的固体硅板上,在那里,二维半导体二硫化钼的原子级薄膜被铺在纳米图案的金电极上。由于该步骤是使用传统的硅衬底进行的,纳米级晶体管可以使用现有的先进图案技术进行图案制作。

该团队可以实现在塑料衬底上不可能实现的分辨率。化学气相沉积法可以将二硫化钼的薄膜一次生长一层原子,得到的薄膜有三个原子厚。这个过程需要温度达到1500华氏度以上才能发挥作用,而之前的柔性基材需要680华氏度左右的温度,但在更高的温度下会分解。

该团队完成了额外的制造步骤,最终得到的柔性晶体管的性能比用以前的方法生产的任何晶体管都要高几倍。该团队认为,整个电路可以建立并转移到柔性材料上,但后续层的复杂情况使转移后的额外步骤成为必要。总的来说,整个结构有5微米厚,包括柔性聚酰胺,大约比人的头发薄5倍。

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