中國(guó)粉體網(wǎng)訊    近年來(lái)，IBM一直在尋找能夠延續(xù)摩爾定律的半導(dǎo)體材料。2014年7月10日，IBM對(duì)外宣布，未來(lái)5年投資30億美元開發(fā)7nm芯片，而碳納米管是他們首選的半導(dǎo)體材料。經(jīng)過(guò)1年多的研究，最近IBM在碳納米管集成電路技術(shù)方面取得重大突破，解決了商用碳納米管面臨的三大挑戰(zhàn)之一，即短溝道碳納米管晶體管的接觸問(wèn)題（Science 2015, 350, 69-72）。但高純半導(dǎo)體碳納米管的制備、碳納米管的準(zhǔn)確定位和高性能n型碳納米管晶體管的構(gòu)建等仍是制約碳納米管集成電路應(yīng)用的瓶頸，還有待進(jìn)一步研究。

　　中國(guó)科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所印刷電子學(xué)研究部趙建文領(lǐng)導(dǎo)的科研小組自2010年以來(lái)一直致力于高性能可印刷半導(dǎo)體碳納米管墨水的開發(fā)、高性能印刷p型和n型薄膜晶體管器件的構(gòu)建和應(yīng)用研究。在過(guò)去幾年中已開發(fā)出多種可以分離提純半導(dǎo)體碳納米管與墨水制備技術(shù)，分離的半導(dǎo)體碳納米管的純度可達(dá)99%以上。同時(shí)，利用印刷制備技術(shù)在柔性與剛性基體上構(gòu)建了CMOS反相器、簡(jiǎn)單邏輯電路、環(huán)形振蕩器與有機(jī)發(fā)光OLED像素驅(qū)動(dòng)電路等薄膜晶體管電路系統(tǒng)。已發(fā)表研究論文10余篇，申請(qǐng)多項(xiàng)發(fā)明專利，并已開始與產(chǎn)業(yè)界合作，向?qū)嶋H應(yīng)用領(lǐng)域推廣。

　　最近，印刷電子學(xué)研究部的研發(fā)工作又取得突破性進(jìn)展。經(jīng)過(guò)優(yōu)化構(gòu)建的全印刷柔性薄膜晶體管的電荷遷移率可達(dá)到100-400 cm2/Vs，亞閾值擺幅（ss）只有69 mV/dec，是目前已報(bào)道的印刷薄膜晶體管中遷移率最高、亞閾值擺幅最小的柔性印刷碳納米管薄膜晶體管器件。構(gòu)建的印刷柔性CMOS反相器也表現(xiàn)出優(yōu)越的性能，在低電壓（1伏）工作下增益可達(dá)23，噪聲容限高達(dá)85%，也是目前國(guó)際上已報(bào)道的最好結(jié)果。該工作于2015年10月在臺(tái)北召開的第6屆國(guó)際柔性與印刷電子年會(huì)上（ICFPE 2015）獲“最佳論文獎(jiǎng)”。


圖1 全印刷柔性碳納米管薄膜晶體管電學(xué)性能


圖2 高性能印刷柔性CMOS反相器  

　　上述工作為印刷碳納米管薄膜晶體管在新型印刷柔性顯示技術(shù)、柔性智能光電開關(guān)和化學(xué)生物傳感等領(lǐng)域中的應(yīng)用打下了良好的基礎(chǔ)。