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Sexy旋转涂布溶液 |
| 发布时间:2004年7月26日 点击次数:383 |
| 来源:半导体国际 作者: |
 研究人员一直在设法使用各种有机材料以及与喷墨印刷类似的技术制造物美价廉的显示器或其它器件。其中许多研究的目标是“电子报纸”—由柔性衬底上的薄膜晶体管（TFT）构成的显示器。与传统芯片制造技术不同,该器件采用的是roll-to-roll的制造工艺。有机材料的一个问题是其器件性能没有无机材料那么好。但是,使用无机材料时又会遇到缺乏简单易行的薄膜沉积技术的问题。例如,金属通常都采用物理气相沉积（PVD）工艺进行沉积,比如溅镀或蒸镀,而这些工艺都需要复杂和昂贵的设备。 最近,IBM T.J. Watson研究中心的研究人员提出了一种新的解决办法。首先,他们将无机金属溶解在强溶剂N2H4中,然后采用旋转涂布的方式将其沉积在衬底上。旋转涂布形成的锡、硫、硒（SnS2-xSex）薄膜表现出N型半导体的性质,并且具有较大的电流密度（>105A/cm2）和迁移率（>10 cm2/V-sec）。这个数值要比其它有机材料构成的所谓“塑料”TFT强10倍。据研究人员介绍,该方法还可用于其它一些使用溶液的快速、廉价和高产能工艺,例如旋转涂布、印刷、烫印（Stamping）、纳米印刷（Nanoimprinting）、喷墨印刷等。除了显示器之外,该工艺还可用于生产多功能智能卡和RFID标签、太阳能光电电池以及相变固态存储器等。 研究人员使用了一类称为“硫族元素（chalcogen）”的无机材料,它们位于元素周期表的同一列,包括氧、硫、硒和锑。为了溶解半导体材料,研究人员将N2H4和同等数目的硫族元素（chalcogen）原子以及具有半导体性质的金属/硫族元素化合物分子（例如硫与硫化锡）混合在一起。 “无机结晶物具有较高的（晶体管）迁移率。但是,问题是大多数无机物很难溶解在溶液中。”IBM研究小组组长David Mitzi解释说,“因为无机物是通过很强的共价键组成的,它们几乎不溶于任何物质。在研究中,我们考虑到无机物的这种共价键结合结构,因此首先将它们分解成更加容易溶解的小碎片。” Mitzi说,尽管半导体行业很多人不熟悉硫族元素化合物（chalcogenide）,但是该化学过程非常简单。“你要做的只是将半导体材料例如硫化锡和少许过量的硫混合,然后加入N2H4,搅拌后旋转涂布即可。几乎没有比这更简单的事了。”  图示：由锡、硫、硒组成的旋转涂布膜可用于制造低成本显示器、高性能智能卡、传感器和太阳能电池或柔性电子产品。（资料来源：IBM） 旋转涂布后对形成的薄膜进行加热,使N2H4和过量的硫分解并蒸发,留下一层非常薄的固态金属硫族元素化合物（chalcogenide）,其组成为SnS2-xSex,厚度非常均匀（~5 nm）。“我们非常幸运地发现通过以上过程得到的薄膜质量很高,而且我们可以在一定范围内控制膜的厚度。”Mitzi说。“尤其是该方法可以得到分布均匀、厚度很薄的薄膜,这非常令人感兴趣。” Mitzi的下一步工作是寻找更加友好而且有效的溶剂来减少或替代N2H4的使用。N2H4是用作火箭燃料的高能分子。他说：“由于N2H4的毒性和反应活性,实际上N2H4并不是理想的溶剂。最好是能够用其它溶剂进行替代。现在,我们已经可以用水来替代大约80%的N2H4了。这样的混合溶剂比纯N2H4要更加友好。最终,我们希望能够用其它溶剂完全替代N2H4,这是我们目前的工作重点之一。” |
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