轻松制造下一代超柔性电子电路

柔性半导体对于未来的可穿戴电子技术至关重要，但很难集成到复杂的架构中。现在，在最近发表在《先进电子材料》上的一项研究中，来自日本的研究人员开发了一种直接的方法，可以制造用于先进电路的高质量软半导体。

现代集成电路技术依赖于称为互补金属氧化物半导体（CMOS）电路的基本元件。硅是大多数现代CMOS技术的半导体组件。然而，由于未来的CMOS电路必须（例如）塑造成身体的形状或集成到服装中，因此许多工作都集中在开发柔软，灵活，基于聚合物的半导体上。

必须克服一些技术挑战才能将此类半导体（尤其是流动电子的n型半导体）集成到CMOS电路中。例如，准备高质量的逐层结构（对CMOS器件功能很重要）往往相当缓慢且具有挑战性。解决这些挑战是奈良科学技术大学（NAIST）的研究人员试图解决的问题。

“理想情况下，人们能够将聚合物薄膜沉积到液体基材上，以便于转移到任何其他基材上，”第一作者Manish Pandey解释说。“与传统的溶液处理相比，我们的策略提供了对所得半导体薄膜形态的卓越控制，这对电性能至关重要。

这项工作基于单向浮膜转移。通过使用不溶解聚合物的液体基材，可以将溶剂溶解的聚合物滴加到基材上，形成一维浮动聚合物膜。溶剂蒸发后，聚合物分子垂直于薄膜的长度方向定向。这种分子形态优化了聚合物薄膜的电性能。一旦薄膜凝固，就可以很容易地将其转移到另一个基板上，例如，逐层沉积。

“我们制备了一种几乎没有阈值电压的n沟道晶体管，这对于保持功率效率非常重要，”资深作者Masakazu Nakamura说。“通过使用我们的方法，准备n沟道和p沟道晶体管并将其集成到一个基于柔性半导体的器件中应该是简单的。

这项工作成功地以易于复制的廉价方式制备了一维的聚合物基半导体薄膜。NAIST研究人员的聚合物薄膜组装方法将有助于推进柔性电子产品的前景，并帮助在即将推出的可穿戴CMOS技术中找到硅的替代品。