世界首創有機雙極結型晶體管(BJT)—突破Ghz！有機晶體管能起飛嗎?
2022-06-29 12:15:28 EETOP鏈接：https://www.allaboutcircuits.com/news/worlds-first-organic-bipolar-junction-transistors-could-organic-bipolar-transistors-get-more-mainstream/
將電子產品更無縫地融入我們生活的愿望激發了人們對柔性電子產品領域的興趣。柔性顯示器和嵌入衣服或人體的電子產品等用例越來越受歡迎，要實現它們需要對傳統電子產品進行新的嘗試。實現柔性電子產品的一種有前途的技術是有機晶體管。
有機晶體管柔性顯示器的一個例子
上周，德累斯頓大學的研究人員宣布首次展示有機BJT(雙極結型晶體管)，這在有機電子領域引起了轟動。
在本文中，我們將討論有機晶體管、它們面臨的挑戰以及德累斯頓工業大學的新研究。
什么是有機半導體？
實現高度柔性電子產品的一種有前途的技術是有機晶體管。
有機晶體管是由有機半導體材料制成的晶體管器件，這意味著它們主要由碳和氫原子組成。由有機材料制成的有機半導體與傳統電子產品相比具有多種優勢。
有機電子產品的主要優點之一是它們與簡單的制造技術兼容，與硅電子產品相比，這些技術可以在相對較低的溫度下進行。最重要的是，有機半導體可以提供令人印象深刻的一些材料特性，例如高機械柔韌性、更高的天然豐度和更低的成本。由于這種特性的結合，有機半導體可以印刷到塑料、衣服甚至人體等柔性基板上。
所有這些都導致有機半導體被認為是未來創造柔性電子產品的關鍵組件。如今，有機 LED (OLED) 顯示器是有機半導體最受歡迎的應用，與傳統 LED 顯示器相比，它提供了更高的圖像質量和更薄的設計。
有機晶體管的挑戰
盡管有機半導體已在顯示技術中得到應用，但到目前為止，通過該技術實現的唯一晶體管是以有機場效應晶體管 (OFET)的形式出現的。盡管 OFET 自首次創建以來的幾十年中取得了長足的發展，但仍有一些挑戰阻礙了它們的主流采用。
OFET的結構
一個挑戰是有機材料傳統上是絕緣體，這意味著有機晶體管的電荷載流子遷移率往往比硅晶體管低得多。該屬性與大的重疊電容和接觸電阻相結合，最終限制了 OFET 可以運行的速度、功率效率和頻率范圍。
迄今為止，大多數研究只報道過在中低兆赫范圍內工作的 OFET，該頻率范圍限制了其廣泛的應用。
理想情況下，我們將擁有同時提供低電容和接觸電阻的有機晶體管，從而實現更高的性能和更好的頻率響應。為此，OBJT一直備受追捧，但尚未實現，因為它們依賴于精確摻雜的基層，給制造成帶來挑戰。
世界首創有機BJT
上周，來自德累斯頓工業大學的研究人員宣布他們創造出了世界上第一個高效的 OBJT，從而在該領域引起了轟動。
正如他們在Nature上的論文中所描述的那樣，研究人員通過開發基于 n 型和 p 型摻雜紅熒烯晶體薄膜的設備來解決 OBJT 面臨的制造挑戰。
在描述他們的過程時，他們首先通過真空沉積在基板上沉積一層薄薄的無定形紅熒烯，然后在氮氣氛中對紅熒烯進行退火以開始晶體生長。與在爐子上生長的傳統晶體相比，這些晶體薄膜是直接在基板表面制成的，這有利于大規模生產。
有機BJT的結構
這項技術的結果非常積極，因為研究人員能夠同時進行 n 型和 p 型摻雜，并提供厚度約為 1 μm 和約 3 cm 2 V-1 s-1 的高垂直遷移率的晶體管.
結果是實現了 1.6 GHz 的單位增益頻率的 OBJT，標志著第一個達到千兆赫茲頻率范圍的有機晶體管。
研究人員對他們的結果表示贊賞，稱他們的 OBJT 是朝著柔性電子未來的超快速有機晶體管的成功商業化和生產邁出的一大步。看看這項技術將如何隨著這一壯舉的完成而取得進展將會很有趣。
