2008-01-11

可印刷的彈性奈米碳管電晶體

Printable, Flexible Carbon-Nanotube Transistors
http://www.physorg.com/news119009155.html

January 08, 2008
By Laura Mgrdichian

來自於 Massachusetts Lowell 大學與 Brewer Science, Inc. 的科學家把奈米碳管當成高速薄膜電晶體的基礎,將其印在彈性塑膠薄片上。他們的方法或能允許大規模的電子線路以低成本且大量的方式印到任何可繞曲的基質上。

這些彈性電子的應用包括電子紙、追蹤貨物與人的 RFID 標籤,以及「聰明表皮」,那是包含電子迴路的材料與塗層,能指出如飛機或其他物體上,溫度或壓力的變化。

將電路印到塑膠上並非新成就。研究者已在室溫下,將半導電聚合物當成載體傳遞媒介,創造出印刷電路,而且全球有許多研究小組持續讓此程序及產品更臻完美。

"這些聚合物的問題之一是其載體的移動性有限,表示電子通過它們時會相當緩慢。這使得以它們製成之裝置的速度只能達到數 KHz," UMass Lowell 教授 Xuejun Lu 說,該研究的協調作者。

相較下,現今電腦的速度可達數 MHz,甚至是達到 1 GHz 以上。

身為印刷電子學成就的一部份,奈米碳管已被當成高速電晶體媒介來研究,結果大有可為。不過一種要將奈米管沈積到塑膠上的方法,需要用相當高溫的熱才能讓它們「成長」,大約是攝氏 900 度,那是製造電子裝置的一大障礙。

此外,由單一奈米碳管或低密度奈米管薄膜所製成的電晶體,那藉由沈積少量奈米管溶液到基質上製成,只能成載少量電流。高密度薄膜(每平方微米超過 1000 跟奈米管)會比較好,不過大部分的品質都不夠優良,包含了碳「灰(soot)」,那遮蔽了奈米管的側壁,並阻礙載體流動。

為了幫忙解決這些問題,Brewer Science, Inc. 開發一種電子級奈米碳管溶液(electronic-grade carbon-nanotube solution)。研究者利用注射器,在室溫下將溶液微滴沈積到塑膠透明薄膜上,此法類似噴墨印表機。

"我們的電子級溶液包含不用任何表面活性劑之超純奈米碳管。我們印出來之電晶體的載體移動性較其他小組的相似裝置來得高,它展現出來的速度可達 312 MHz,而且可傳送大電流," Xuliang Han 博士,Brewer Science 的資深研究工程師說。

他們的研究發表在 2007 11/16 線上版的 Micro & Nano Letters 上。

※ 相關報導:

* Printable high-speed thin-film transistor on flexible substrate using carbon nanotube solution
http://scitation.aip.org/getabs/servlet/GetabsServlet?prog=normal&id=MNLIBX000002000004000096000001&idtype=cvips&gifs=Yes

X. Han,1 D.C. Janzen,1 J. Vaillancourt,2 and X. Lu2
Micro & Nano Letters, December 2007, Volume 2, Issue 4,
p. 96-98
doi:10.1049/mnl:20070033
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