將電子產品更無縫地融入日常生活的愿望激發了人們對柔性電子產品的興趣。像柔性顯示器和嵌入衣服/人體的電子產品這樣的用例越來越受歡迎，要實現它們需要對傳統電子產品進行新的改造。

實現柔性電子，有機晶體管是其中一項頗有前景的技術。

上周，TU Dresden大學的研究人員宣布首次展示有機BJT（OBJT），這在有機電子領域制造了一大轟動。

本文將討論有機晶體管及其面臨的挑戰，以及TU Dresden大學的新研究。

什么是有機半導體?

有機半導體是實現高柔性電子器件的一種潛在技術，它是由有機半導體材料制成的晶體管設備，主要由碳原子和氫原子組成。由有機材料制成的有機半導體與傳統電子產品相比有幾大優勢。

其中一大優勢是它們與簡單的制造技術相兼容。與硅電子相比，這種制造技術可以在相對較低的溫度下實現。此外，有機半導體通常具有令人印象深刻的材料特性，如高靈活性、更天然和低成本。有了這些特性，有機半導體可以被打印到塑料、衣服甚至人體等柔性基板上。

所有這些都使得有機半導體被認為是未來制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，它可以用更薄的設計提供更好的圖像質量。

有機半導體面臨的挑戰

盡管有機半導體已經在顯示技術中找到了應用，但到目前為止，該技術所實現的晶體管只有有機場效應晶體管(OFET)。雖然自OFET誕生以來的幾十年里，這項技術已經取得了顯著的發展，但仍有一些挑戰阻礙了它們被主流采用。

一個挑戰是有機材料是傳統的絕緣體，這意味著有機晶體管往往比硅晶體管具有更低的載流子遷移率。這種特性，再加上較大的重疊電容和接觸電阻，最終限制了OFET的運行速度、能效和頻率范圍。

迄今為止，大多數研究只報道過OFET工作在中低兆赫范圍內，這個頻率范圍無法適用于廣大應用場景。

理想情況下，應該有同時提供低電容和接觸電阻的有機晶體管，這將允許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材層，這對于制造是一大挑戰。

“世界上首個”OBJT

上周，來自TU Dresden大學的研究人員宣布他們能夠制造出世界上第一個高效OBJT，這成為了該領域的重大新聞。

正如他們在《自然》雜志上所描述的那樣，研究人員通過開發基于n型和p型摻雜rubrene的晶體薄膜器件來解決OBJT面臨的制造挑戰。

具體實現時，首先通過真空沉積在基底上沉積一層薄的非晶rubrene，然后在氮氣中退火rubrene以開始晶體生長。與傳統的在熔爐中生長的晶體相比，這些晶體薄膜直接在基板表面生成，這有利于大規模生產。

這項技術的結果是非常積極的，因為研究人員能夠進行n型和p型摻雜，并交付一個厚度約為1μm和垂直遷移率約為3 cm2 V-1 s-1的晶體管。

最后獲得一種單位增益頻率達到1.6 GHz的OBJT，標志著第一個達到千兆赫頻率范圍的有機晶體管。

研究人員稱，他們研發的OBJT是邁向未來柔性電子產品的成功商業化和超快有機晶體管生產的一大步。隨著這一壯舉的完成，這項技術還將如何發展，讓我們拭目以待！

審核編輯 ：李倩