Only Perception: 以奈米碳管製成的彈性、透明電晶體

2007-12-02

以奈米碳管製成的彈性、透明電晶體

New Flexible, Transparent Transistors made of Nanotubes
http://www.physorg.com/news115382102.html

November 27, 2007
By Lisa Zyga

創造出彈性、透明電子產品的能力，將導致一大堆新奇應用的誕生，例如：電子紙與電子汽車擋風玻璃。現在，科學家已經建構出一種由奈米管網路製成的電晶體，那將成為透明彈性（trans-flex）裝置的基本元件。

這類裝置需要二大主要元件：輕型顯示（light displays）與電流控制電晶體。雖然科學家已發現 OLEDs 與 LCDs 很適合當成輕型顯示，不過要照到真正透明且具有彈性的電晶體材料卻仍是一個懸而未決的領域。通常，這些電晶體由金屬奈米導線構成。

最近來自於韓國首爾漢陽大學（Hanyang University）的研究者，以玻璃基質上網路化的（networked）單壁奈米碳管（SWNTs）打造出一個薄膜電晶體。雖然它並非第一個以單壁奈米碳管製成的薄膜電晶體，不過它有比製造一般 SWNTs 所需更好的優勢：允許高密度的 SWNTs 在室溫下生長。

最值得注目的是，這種方法證實奈米管能為製造透明、薄膜電子產品（諸如平面顯示與未來光電裝置），提供一種實用的選擇。

"這項研究證實，我們能夠以 SWNTs 的薄膜打造出一個電晶體，而不是以單一一個 SWNTs 辦到，" 共同作者 Wanjun Park 表示。"這表示我們擁有一種更容易的組裝方式來製造以奈米碳管製成的電子裝置，而無須控制每一個單壁奈米碳管。"

在最近一期的 Nanotechnology 中，研究者解釋 SWNT 網路如何能經由一種稱為化學蒸發沈積（chemical vapor deposition）的技術來安排。在這種方法中，基質事先以催化劑構圖（pre-patterned）以避免蝕刻的需要，然後奈米碳管能直接沈積在基質上。藉由水蒸汽電漿（water plasma）的使用來增強這種技術，科學家能在比先前方法更低溫的情況下，讓奈米碳管長成。

因為基質上有高 SWNT 密度，奈米管會彼此貫穿形成一種持續傳導的路徑。然而，對於一個高於臨界滲透閾值（percolation threshold，連接度的一種計量）的奈米管來說，並沒有傳導性。在這種方式中，SWNTs 作用如同半導體，提供電晶體開關的基礎。

在未來科學家計畫要藉由增加它們的流動性（mobility）來改善奈米碳管電晶體，並更進一步了解奈米管網路的複雜配置。

"這些結果只是開始，" Park 說。"該技術需要較低溫度讓半導體的 SWNT 成長，而且在真實應用上，還要較高的效能。不過 SWNT 是一種非常強健的材料與優異的電子特性。可預期它將會是未來電子材料的候選人之一。"

※ 相關報導：

＊ Thin film transistors of single-walled carbon nanotubes grown directly on glass substrates
http://www.iop.org/EJ/abstract/0957-4484/18/49/495203