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有机双极性半导体涂布单一材料制作数字电路

本文摘要:日本理化学研究所(理研)2016年11月8日宣告研发出有了一项新技术,通过对使用有机双极性半导体的数字电路元件的基板施予烷基处置,可以掌控流动的载流子种类(电子与空穴),从而大幅度减少了功耗。 有机半导体可通过填充物材料溶液,利用低能耗工艺构成半导体层,因此使用现有印刷工艺制作时,具备成本低、可减小面积等优点。 但是,要制作数字电路,必需分离填充物空穴传导型和电子传导型两种有机半导体,这一点使得利用印刷工艺制作电路十分困难。

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日本理化学研究所(理研)2016年11月8日宣告研发出有了一项新技术,通过对使用有机双极性半导体的数字电路元件的基板施予烷基处置,可以掌控流动的载流子种类(电子与空穴),从而大幅度减少了功耗。  有机半导体可通过填充物材料溶液,利用低能耗工艺构成半导体层,因此使用现有印刷工艺制作时,具备成本低、可减小面积等优点。

但是,要制作数字电路,必需分离填充物空穴传导型和电子传导型两种有机半导体,这一点使得利用印刷工艺制作电路十分困难。  但如果使用不具备有机半导体和双极性半导体(可利用空穴载流子和电子载流子)两种特性的有机双极性半导体,只需填充物单一材料,就能制作数字电路。不过,使用有机双极性半导体的元件很难有选择地用于空穴和电子,电子和空穴两者中的一种载流子不会仍然流动,因此被指不存在功耗较小的缺点。  2015年,有研究报告称之为,在基板上制作的单分子膜不会构成电荷层,对有机半导体的特性产生影响。

理研此次侧重这种现象,在有机双极性半导体元件的硅基板上制作了带上负电的氟化烷基单分子膜。结果找到半导体中不会构成正电荷层,电子因被电荷层捕捉而无法移动。最后顺利将有机双极性半导体中流动的载流子限定版为空穴载流子。  理研同时还找到,使用带上正电的氨基烷基单分子膜时,不会构成负电荷层,将半导体中的载流子限定版为电子载流子。

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该公司融合用于这些技术,将有机双极性半导体中的载流子种类限定版为空穴和电子两者的其中之一,制作了基本数字电路CMOS逆变器。并证实使用有机双极性半导体的元件可大幅度降低功耗。

  今后,未来将会构建使用有机双极性半导体的轻量、坚硬、成本低的节约能源电子元件。此次的研究成果早已于2016年11月4日刊出在德国科学杂志《先进设备材料》(AdvancedMaterials)网络版上。


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