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時(shí)任教授:“全印刷”新挑戰(zhàn) 邏輯電路實(shí)現(xiàn)柔性化

2014-05-29 10:05 來(lái)源:日經(jīng)技術(shù)在線 野澤哲生 責(zé)編:劉曉燕

摘要:
日本山形大學(xué)的時(shí)任教授以開(kāi)發(fā)出使用有機(jī)TFT半導(dǎo)體材料的柔性有機(jī)EL顯示器而聞名。2010年,時(shí)任教授從NHK放送技術(shù)研究所(NHK技研)轉(zhuǎn)職到山形大學(xué),拓展了研究范圍。

  實(shí)現(xiàn)柔性化后,就可以貼在任何場(chǎng)所使用,不是平面也可以。貼在身體上的可穿戴傳感器也是以柔性為前提,這靠硬邦邦的電子器件很難實(shí)現(xiàn)。


  制造成本也非常重要。要想實(shí)現(xiàn)美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)(NSF)等提出的“萬(wàn)億傳感器”項(xiàng)目,1個(gè)傳感器做到100日元也太貴。現(xiàn)在的RFID等也因?yàn)閮r(jià)格高,市場(chǎng)已趨于飽和。我們的微細(xì)印刷技術(shù)能夠使制造成本降到過(guò)去的1/10。如果傳感器和RFID的價(jià)格降低到1/10,預(yù)計(jì)出貨量就可能擴(kuò)大到原來(lái)的100倍,意味著市場(chǎng)規(guī)模將擴(kuò)大到10倍。


  ——使用微細(xì)印刷技術(shù)的有機(jī)電路已經(jīng)發(fā)展到了怎樣的程度?


  時(shí)任:從噴墨到凹版印刷、柔版印刷、絲網(wǎng)印刷、膠印等,各種各樣的印刷技術(shù)都被用在了適合的地方。我們計(jì)劃把這些技術(shù)與R2R方式的裝置結(jié)合到一起用于制造。寬度為90cm的R2R裝置將會(huì)在2015年3月開(kāi)發(fā)完成。


  微細(xì)化目前的情況是,通道長(zhǎng)度為5μm的有機(jī)晶體管已經(jīng)成功制造出來(lái)。我們的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)1μm的通道長(zhǎng)度。RFID的工作頻率與通道長(zhǎng)度的平方成反比,通道長(zhǎng)度縮短1/2,性能將翻兩番。正在開(kāi)發(fā)的RFID等使用的邏輯電路有(位翻轉(zhuǎn))觸發(fā)器、NAND、NOR、環(huán)形振蕩器等。


  這些電路的高速工作所必須的半導(dǎo)體的載流子遷移率也有所提高。從最近的成果來(lái)說(shuō),我們與宇部興產(chǎn)合作開(kāi)發(fā)出了載流子遷移率高達(dá)3cm2/Vs左右的n型有機(jī)半導(dǎo)體材料。這種材料不是常見(jiàn)的富勒烯系,而是我們自主開(kāi)發(fā)的有機(jī)材料。在此之前,p型有機(jī)半導(dǎo)體材料的開(kāi)發(fā)進(jìn)展顯著,而n型幾乎沒(méi)有比較好的材料。通過(guò)這次開(kāi)發(fā),利用有機(jī)半導(dǎo)體材料也能輕松制作CMOS電路。


  半導(dǎo)體雖然采用有機(jī)材料,但布線還是打算使用銀(Ag)、銅(Cu)等墨水。我們自主開(kāi)發(fā)出了特性出色的銀墨水、銅墨水。退火溫度為100℃,能夠確保高導(dǎo)電性。布線圖案的線寬和間距均達(dá)到20μm。

 

  ——最近,使用無(wú)機(jī)半導(dǎo)體、或是碳納米管(CNT)和石墨烯等材料制作柔性器件的案例也越來(lái)越多。您在眾多材料中選擇了有機(jī)半導(dǎo)體,有沒(méi)有非使用有機(jī)半導(dǎo)體不可的理由?

 

 

超薄型有機(jī)TFT制作示例

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