半導(dǎo)體器件的發(fā)展趨勢

張 川

浙江傳媒學(xué)院，浙江杭州 310018

社會發(fā)展快速發(fā)展，一些傳統(tǒng)的功能材料很單一，已經(jīng)不能夠滿足人們的需求，所以就出現(xiàn)了具有半導(dǎo)體特性的有機材料，比如塑料、高分子聚合物，這些有機半導(dǎo)體材料有可能會取代傳統(tǒng)的由Si和GaAs來制作的材料。有機半導(dǎo)體材料具有獨特的優(yōu)勢，它的原料很容易得到，而且原料的重量輕、成本低，制作的工藝簡易，還有就是具有良好的環(huán)境穩(wěn)定性。有機半導(dǎo)體材料所制作的器件屬于可回收利用的器件，能做到有效環(huán)保。根據(jù)傳統(tǒng)的知識體系來講，有機體是不能夠?qū)щ姷?，所以都是被作為絕緣材料。上個世紀(jì)70年代，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了如果對聚乙炔分子摻雜，就可以成為良性的導(dǎo)體，之后，半導(dǎo)體技術(shù)就開始被深入研究，并且取得了很大的成績。上個世紀(jì)80年代，有機半導(dǎo)體研究領(lǐng)域迅速擴(kuò)張，很多世界知名的企業(yè)都使用半導(dǎo)體技術(shù)，比如IBM通用、柯達(dá)等等；還有劍橋大學(xué)和普林斯頓大學(xué)也都設(shè)立了半導(dǎo)體的研究院。開發(fā)出了能夠改善半導(dǎo)體穩(wěn)定性以及特性的新技術(shù)以及新型的材料，這些新技術(shù)以及新型材料被廣泛應(yīng)用到各行各業(yè)當(dāng)中，大大提高了有機電子器件的性能，比如有機發(fā)光二極管、有機傳感器、有機場效應(yīng)晶體管以及有機光伏電池等等。有機半導(dǎo)體器件正在越來越多的應(yīng)用到各個行業(yè)當(dāng)中，市場份額也在逐年快速增長。

在大家的不懈努力下，有機半導(dǎo)體技術(shù)和材料都取得了很大的發(fā)展，這個學(xué)科集合了材料學(xué)、物理和化學(xué)等等很多學(xué)科，是一個交叉學(xué)科，半導(dǎo)體技術(shù)正在不斷發(fā)展，將來還會以更快的速度發(fā)展。一些專家認(rèn)為，有機半導(dǎo)體材料開發(fā)出的各種器件正在改變未來高科技的發(fā)展。

1 有機太陽電池

傳統(tǒng)的太陽電池是化合物薄膜太陽電池，而新型的太陽電池要采用新型的技術(shù)，有機太陽電池將作為一種新型產(chǎn)物擺在大家的面前，有機太陽電池的生產(chǎn)流程很簡單，而且可以通過講解來減少對環(huán)境的污染，由于這些優(yōu)點符合當(dāng)代社會的需要，所以有機太陽電池越來越受到大家的關(guān)注。如此廉價的太陽電池會讓世界的能源發(fā)生巨大的改變。有機太陽電池比傳統(tǒng)的電池更薄，重量更輕，受光面積在不斷增加，所以可以大大提高光電的使用效率，在電腦等小型設(shè)備當(dāng)中可以當(dāng)作電源來用?？梢允褂糜袡C太陽電池作為OLED屏幕的電源，可以大大減少重量。雖然太陽電池很薄、很輕，也很有柔性，但是它的效率不高，而且壽命也比較短，通過研究，改變太陽電池的缺點，使得效率達(dá)到10%，壽命也可以超過5年。

2 有機半導(dǎo)體晶體管

有機半導(dǎo)體材料的晶體管是有機電子器件當(dāng)中很重要的一種器件，比如OFET。當(dāng)前OFET的技術(shù)主要有聚合物、小分子蒸發(fā)或者是小分子溶液鑄模等等。OFET的優(yōu)點是成本低、柔性大等等，有很好的發(fā)展前景。OFET的發(fā)展很迅速，無論是材料還是制備工藝方面都有了突破，它可以使OLED發(fā)光，形成邏輯電路，發(fā)光場效應(yīng)晶體管以及單晶場效應(yīng)晶體管等等器件都已經(jīng)開發(fā)出來。世界各個國家都在研究有機半導(dǎo)體晶體管，2009年，日本的專家使用液相外延工藝生產(chǎn)了并五苯單晶，幾乎是沒有任何缺陷的，之后使用這種單晶制成了OFET，場效應(yīng)的遷移率可以得到0.6cm2/（V.s）。2010年法國研究人員研究出一種能夠模仿神經(jīng)元突觸功能的有機存儲場效應(yīng)晶體管，有機半導(dǎo)體晶體管會有希望成為新一代集成電子器件。

3 OLED技術(shù)

與LCD技術(shù)比較，OLED不僅可以做到折疊和隨身攜帶，還具有更好的可適度、更好的圖像質(zhì)量以及更薄的顯示器?，F(xiàn)在OLED已經(jīng)開始應(yīng)用到手機、以及數(shù)碼相機等小型設(shè)備當(dāng)中。當(dāng)前在OLED顯示器開發(fā)的市場當(dāng)中占有很大優(yōu)勢的企業(yè)有三星、LG以及柯達(dá)等等。2010年初，三星展出了OLED筆記本電腦，還推出了帶有OLED平面的MP3播放器。預(yù)計未來五年智能手機會促使OLED顯示器呈現(xiàn)出快速發(fā)展的勢頭。隨著OLED技術(shù)的快速發(fā)展，未來很可能會應(yīng)用到顯示器、照明當(dāng)中。由于OLED的刷新速率很高，這使得視頻圖像更加逼真，還可以隨時進(jìn)行圖像的更新。未來的報紙也有可能成為OLED顯示器，能夠更新新聞，還能夠卷起來。有機半導(dǎo)體技術(shù)已經(jīng)在很多領(lǐng)域都占有自己的重要位置，很多企業(yè)已經(jīng)開始開發(fā)半導(dǎo)體技術(shù)的產(chǎn)品。使用OLED技術(shù)的玻璃窗在電源關(guān)閉的時候和普通的玻璃沒區(qū)別，但是在接通電源之后就會變成顯示器。使用OLED技術(shù)的汽車擋風(fēng)玻璃也不僅僅是擋風(fēng)，還能夠提供其它的幫助。

有機半導(dǎo)體材料作為一種新型材料，經(jīng)過不斷開發(fā)和研究，已經(jīng)進(jìn)入商品化的階段，并且會有很好的發(fā)展。有機半導(dǎo)體器件成本低，操作流程簡單，而且功耗小，這是很多無機半導(dǎo)體器件沒有的特點，所以有機半導(dǎo)體器件有很大的發(fā)展。但是有機半導(dǎo)體器件在壽命已經(jīng)性能方面還需要改進(jìn)。喲及半導(dǎo)體器件的速度比較慢，這使得它取代傳統(tǒng)的半導(dǎo)體的可能性不大，所以在這方面需要解決，但是有機半導(dǎo)體更加經(jīng)濟(jì)，成本更低，值得推廣。

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