與非網(wǎng) 10 月 12 日訊，據(jù)了解，日本東京大學(xué)使用特殊的 U 型金屬膜圖案，研制出在具有高度溶液排斥性的特殊表面上印刷有機(jī)半導(dǎo)體薄膜的方法，推進(jìn)有機(jī)薄膜晶體管液晶屏的發(fā)展，助力未來實(shí)現(xiàn)低成本、大面積、輕量級(jí)和可穿戴電子產(chǎn)品。研究成果發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》上。

　　10 年來，智能手機(jī)和電腦屏幕一直基于薄膜晶體管組成的顯示技術(shù)。這些都是無機(jī)晶體管，所需功率極小，而且由于其廣泛采用，能力已經(jīng)得到了充分證明，但也有局限性。

　　金中蝕刻的有機(jī)薄膜晶體管的光學(xué)顯微鏡圖像  圖源：?2020 Kitahara 下同

　　有機(jī)薄膜晶體管的想法并不新鮮，但到目前為止，業(yè)界和學(xué)術(shù)界還沒有找到能否打印出這樣器件的方法，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)上的革命。應(yīng)用物理學(xué)系的 Tatsuo Hasegawa、Kitahara 及其團(tuán)隊(duì)，想出了在具有高度溶液排斥性（或稱“凍干性”）的特殊表面上印刷有機(jī)半導(dǎo)體薄膜的方法。這意味著通常情況下，表面會(huì)排斥印刷晶體管結(jié)構(gòu)所需的材料，這似乎有悖常理。但疏水表面負(fù)責(zé)創(chuàng)造晶體管結(jié)構(gòu)，對(duì)其進(jìn)行微調(diào)可以實(shí)現(xiàn)高性能。

　　東京大學(xué)應(yīng)用物理系的博士生 Gyo Kitahara 說：“我們探索改進(jìn)薄膜晶體管的新方法，如新的設(shè)計(jì)或新的制造方法。例如，有機(jī)薄膜晶體管在液晶屏設(shè)備中有著光明的前景。與目前使用的無機(jī)類相比，我們期待有機(jī)類能在低成本、大面積、輕量級(jí)和可穿戴電子產(chǎn)品中發(fā)揮作用，特別是通過使用基于印刷的生產(chǎn)技術(shù)。”

　　顯微鏡圖像的時(shí)間序列，顯示了打印微觀結(jié)構(gòu)的各階段

　　Kitahara 說，為了克服排斥性，“我們利用了一種流體特性，你可能每次用肥皂洗手時(shí)都會(huì)看到，肥皂泡可通過降低液體的表面張力來保持形狀。我們推測(cè)，盡管有排斥力，但肥皂膜機(jī)制對(duì)于在疏水性表面形成薄液層應(yīng)該是有效的。通過在印刷過程中形成薄液層，可以形成和生長(zhǎng)固體半導(dǎo)體薄膜。”

　　“經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)，我們最終發(fā)現(xiàn)，使用特殊的 U 型金屬膜圖案，由于它能在凍干表面形成薄薄的液體層，似乎對(duì)薄膜的均勻生長(zhǎng)很有效。”Kitahara 表示。

　　有了這項(xiàng)創(chuàng)新，其他研究人員就可以在團(tuán)隊(duì)研究結(jié)果的基礎(chǔ)上，繼續(xù)擴(kuò)大這種方法的尺寸。隨著大型、靈活或可穿戴設(shè)備的大量涌現(xiàn)，Hasegawa 團(tuán)隊(duì)夢(mèng)想看到現(xiàn)實(shí)世界和虛擬世界以我們從未見過的方式融合。