Only Perception: 印出來的 CNT 電晶體電路或導致更便宜的 OLED 顯示器

2012-01-10

印出來的 CNT 電晶體電路或導致更便宜的 OLED 顯示器

Printed CNT transistor circuits may lead to cheaper OLED displays
http://www.physorg.com/news/2011-12-cnt-transistor-circuits-cheaper-oled.html

By Lisa Zyga, December 6, 2011

(PhysOrg.com) -- 雖然彈性 OLED 已開始在某些手機上現身，不過這項技術仍太過昂貴以致於無法廣泛用於消費性電子產品中。在其中一項要使「低成本、大量生產」的 OLED 顯示器成為可能的最新嘗試中，研究者製造出第一個完整的薄膜電晶體電路，那以奈米碳管（CNT）溶液印製而成，供顯示器電子零件使用。他們發現這些電路不僅容易製造，且連結到 OLED 時，運作起來如同優秀的電流開關。

這些被印出來的電晶體電路是由一個屬於 UCLA、Aneeve Nanotechnologies（位於 UCLA 的新興公司）以及洛杉磯南加大（USC）的研究團隊所開發。他們的研究發表在最近一期 Nano Letters 上。

雖然其他小組曾印出 CNT 電晶體，不過這是研究者首度成功地印出「完整的」電晶體電路：不僅只有 CNTs，還包括金屬、聚合物以及其它所有元件（都是用印的）。在辦到這件事的同時，該研究也首度證明一種全印製 CNT 製程（fully printed CNT process）可用來製造一個完整的電路。

全印製 CNT 電晶體滿足「以低成本大量製造 OLED 顯示器」的二項關鍵要素：他們使用一種廉價、快速且簡單的製程（噴墨列印），以及他們使用具有優良電氣特性的材料（CNTs）。

"與其它有機半導體材料相比，CNTs 更加穩定，" 來自 Aneeve Nanotechnologies 以及 UCLA 的 Kosmas Galatsis 表示。"它們具有優異的電子特性與電晶體效能。" 為了印製背閘極式（back-gated）薄膜電晶體，研究者使用一種商業化的銀奈米粒子溶液來印出源極與汲極電極。利用一種他們先前所開發的半導電性單壁奈米碳管（SWCNT）配方，他們印出了通道（channel）。測試證明這些印出來的 SWCNT 電晶體其所展現出來的效能與利用更加昂貴的光微影技術製成的 SWCNT 電晶體相當。

在他們研究的第二部份裡，研究者將二個印出來的 SWCNT 電晶體連接到一個 OLED 上，並利用它們來切換 OLED 的開與關。電晶體優異的載流能力（current carrying capacity，譯註：即最大負載電流）使它成為一種理想的 OLED 顯示器背板元件。

藉由添加一層包含 LiClO4（過氯酸鋰、高氯酸鋰）的聚乙烯亞胺（polyethylenimine，PEI）到背閘極式 SWCNT 電晶體的 CNTs 上頭，研究者能製造出一種頂閘極式（top-gated）電晶體。他們接著將這種電晶體印到柔軟的 Kapton 材料上，證明將之用在可撓式電子產品上的潛力。

身為第一個以 SWCNT 溶液為 OLED 顯示器印出完整電晶體電路的示範，這些研究結果指出，基於奈米碳管的電子零件能為 OLED 顯示器的大量商業化鋪路。

"我們的計畫是要繼續開發這種製程的可縮放性與可製造性，" Galatsis 表示。"我們計畫要在二年內印製出產品。商業化將需要更大型生產夥伴的參與。"

※ 相關報導：

＊ Fully Printed Separated Carbon Nanotube Thin Film Transistor Circuits and Its Application in Organic Light Emitting Diode Control
http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/nl202765b

Pochiang Chen, Yue Fu, Radnoosh Aminirad, Chuan Wang,
Jialu Zhang, Kang Wang, Kosmas Galatsis, and Chongwu Zhou.
Nano Lett., 2011, 11 (12), pp 5301–5308
doi: 10.1021/nl202765b