纳米科学：通过简单的工艺，工程师制造出最快的柔性硅晶体管！
威斯康星大学麦迪逊分校的工程师与全国各地的同事合作，开创了一种独特的方法，可以让制造商轻松，廉价地在巨大的柔性塑料卷上制造具有无线功能的高性能晶体管。
由Zhenqiang（Jack）Ma，Lynn H. Matthias工程学教授和Vilas电气和计算机工程杰出成就教授以及研究科学家Jung-Hun Seo领导的研究人员制造了一个晶体管，其工作记录为38千兆赫兹，尽管他们的模拟显示它能够以令人难以置信的110千兆赫运行。在计算中，这转化为闪电般的处理器速度。
它在无线应用中也非常有用。晶体管可以无线传输数据或传输电力，这种能力可以解锁从可穿戴电子设备到传感器的各种应用的进步。
研究人员的纳米级制造方法取决于传统的光刻方法 - 使用光和化学品来图案化柔性晶体管 - 克服了光衍射，不精确导致不同触点短路以及需要多次制造电路的限制。
使用低温工艺，Ma，Seo和他们的同事将其柔性晶体管 - 单晶硅上的电路图案化为最终放置在聚对苯二甲酸乙二醇酯（通常称为PET）基板上，采用简单，低成本的工艺，称为纳米压印光刻。
在一种称为选择性掺杂的方法中，研究人员将杂质引入到精确位置的材料中，以增强其性能 - 在这种情况下，导电性。但有时掺杂剂会合并到不应该的材料区域，从而导致所谓的短沟道效应。然而，威斯康星大学麦迪逊分校的研究人员采取了一种非传统的方法：他们用掺杂剂覆盖他们的单晶硅，而不是选择性地掺杂它。
然后，他们添加了一种光敏材料或光致抗蚀剂层，并使用了一种称为电子束光刻技术，该技术使用聚焦的电子束在光刻胶上形成窄至10纳米宽的形状，从而形成可重复使用的模具。他们想要的纳米级图案。他们将模具应用于超薄，非常柔韧的硅膜以产生光刻胶图案。然后他们完成了干蚀刻工艺 - 基本上是纳米级刀 - 在模具中的图案之后在硅中切割精确的纳米级沟槽，并在沟槽顶部添加用作开关的宽栅极。
凭借独特的三维电流模式，高性能晶体管消耗的能量更少，运行效率更高。而且由于研究人员的方法使他们能够切割比传统制造工艺更窄的沟槽，它还可以使半导体制造商能够将更多数量的晶体管挤压到电子设备上。
最终，Ma说，因为模具可以重复使用，所以该方法可以很容易地扩展用于称为卷对卷加工的技术（想象一个巨大的图案擀面杖移动到桌面大小的塑料片上），这将使半导体制造商能够重复他们的模式，并在一卷柔性塑料上大量制造许多设备。
纳米压印光刻技术可满足未来柔性电子应用的需求，”马云说，他的工作得到了空军科学研究办公室的支持。“我们不希望它们成为半导体行业现在所采用的方式。我们的步骤对卷对卷打印至关重要，已经准备就绪。
图片来源于网络，本文均为趣头条自媒体用户上传，不代表平台观点。
