晶體管中的電介質柵被換成一種雙層分子材料

晶體管制造一般是用玻璃作基底材料，這有利于在多變的環境下保持穩定，從而保證用電設備所需的電流。據美國物理學家組織網1月27日報道，美國佐治亞理工大學研究人員最近開發出一種雙層界面新型晶體管，性能極為穩定，還能在可控的環境中，以低于150攝氏度的條件在塑料基底上大量生產，因此可用于柔韌可彎曲的塑料電子設備。研究論文發表在近期的《先進材料》雜志網站上。

由于晶體管的性能不僅取決于半導體本身，還取決于半導體和電介質柵門之間的界面，所以研究小組對一種現有半導體的電介質柵門進行了改良，將頂柵有機場效應晶體管與雙分子層柵絕緣體結合在一起，改良后的晶體管在測試中表現出了極為穩定的性能和優良的導電性。

佐治亞理工大學有機光子學與電子學中心主管、電學與計算機工程學院教授伯納德·凱普林表示，過去的晶體管使用的是單一電介質材料，而改良后的晶體管中電介質柵是一種雙層分子材料。

電介質柵的雙分子層由一種名為CYTOP的氟化聚合物構成，再通過原子層沉積制造出高介電常數的氧化金屬層。研究人員解釋說，在有機半導體中，CYTOP介電常數非常低，需要提高驅動電壓。而高介電常數氧化金屬雖然需要電壓較低，但用作界面時其很多缺點使得晶體管性能不穩定。兩種物質單獨使用時各有利弊，但把兩種物質結合作為雙分子層使用，兩者的缺點就會因互補而得以克服。

研究人員對電池雙分子層進行了多種檢測，包括接通了晶體管2萬次，施加持續生物壓力以最高電流運行，甚至將晶體管在等離子艙內放置了5分鐘，發現它的流動性都沒有降低。直到他們把晶體管在丙酮里放了一個小時，其流動性才出現了少許下降，但晶體管仍在運行。　 

研究人員表示，目前只在玻璃基底上對晶體管進行了檢測，接下來他們將在可彎曲的柔韌塑料上檢測晶體管的性質，并進一步實驗用噴墨印刷技術來制造雙分子層晶體管的能力。新晶體管可用于高級綁帶、射頻電子標簽、塑料太陽能電池、智能卡發光器等任何需要穩定電流和柔韌表面的電子設備。