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印刷碳纳米管薄膜晶体管

/printed carbon nanotube thin film transistor/
条目作者赵建文

赵建文

最后更新 2023-05-17
浏览 116
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通过现代印刷技术构建沟道中的半导体碳纳米管薄膜制成的印刷碳纳米管电子器件。是一种绝缘栅场效应晶体管。

英文名称
printed carbon nanotube thin film transistor
所属学科
电子科学与技术

碳纳米管迁移率高、物理和化学性质稳定、容易墨水化且机械性能优越,是构建高性能印刷薄膜晶体管,尤其是印刷柔性薄膜晶体管理想的半导体材料之一。半导体碳纳米管、介电层、源极、漏极和栅极都是通过印刷技术构建而成的晶体管,称为全印刷碳纳米管薄膜晶体管。

与传统晶体管一样,印刷碳纳米管薄膜晶体管由源极、漏极、栅极、有源层和介电层5部分组成,是一种三端口(源、漏和栅)有源器件,其源漏电极两端的电导可通过栅极来控制,具有放大、开关、振荡、混频和频率变换等作用,是印刷电子领域的核心电子器件。印刷半导体碳纳米管墨水沉积在基底表面后,通常需要通过清洗、溶剂浸泡和退火等合适的后处理去除残留在碳纳米管薄膜中的表面活性剂或其他添加剂以及溶剂,才能得到致密和均匀的半导体碳纳米管薄膜,最终构建出性能良好的碳纳米管薄膜晶体管。源极、漏极和栅极的相对位置因选用不同的工艺程序可以相互变化,对应产生不同特点的器件结构。例如,根据栅极的特性和位置不同,印刷碳纳米管薄膜晶体管分为底栅薄膜晶体管、顶栅薄膜晶体管、侧栅薄膜晶体管、液栅薄膜晶体管和多栅薄膜晶体管。另外,根据源漏电极与有源层之间的位置关系,印刷碳纳米管薄膜晶体管分为底接触薄膜晶体管和顶接触薄膜晶体管。底接触印刷碳纳米管薄膜晶体管,是指印刷沉积的有源层(半导体碳纳米管)在源漏电极上的薄膜晶体管,即先沉积源漏电极,然后在源漏电极上沉积印刷半导体碳纳米管墨水。顶接触印刷碳纳米管薄膜晶体管,是在基体表面先印刷沉积半导体碳纳米管,然后再在半导体碳纳米管上面构建源漏电极。每种结构的薄膜晶体管器件有各自的特点和不同的应用。例如,构建印刷碳纳米管电路时常采用顶接触顶栅器件,而用于生物和化学传感器时,则通常采用顶接触底栅器件。

印刷碳纳米管薄膜晶体管具有输入阻抗高、噪声小和功耗低等优点,是新型印刷驱动电路和逻辑功能电路的基础器件。印刷碳纳米管薄膜晶体管在人工智能、可穿戴电子和柔性驱动显示等领域具有巨大的应用潜力。随着半导体碳纳米管分离技术、印刷工艺和印刷设备的不断发展和完善,印刷碳纳米管薄膜晶体管的性能得到大幅提升,并朝高集成度、全印刷、高性能、高频、柔性和大面积的方向快速发展。

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