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2013-03-20

透明纸上的透明晶体管:迈向纸质电子产品的第一步

nonmarking 2013-02-07 16:00

可弯曲和透明已经成为了电子产品未来发展的两大方向,马里兰大学的研究人员最近成功将透明晶体管印刷在了透明的纳米纸上,为可弯曲、透明的环保电子产品找到了一种新的生产方式。

印刷在透明纳米纸上的透明晶体管

日前,美国马里兰大学帕克分校的研究人员成功将透明晶体管印刷在了透明纸上,这样最终得到的产品不仅可以弯曲,而且透明度高达84%。从理论上说,这将是通向环保纸质电子产品的第一步。

其实,“印刷”计算机电路并非十分困难——只需要找到合适的导体和半导体油墨(当然这一点可能有点难),然后在一个合适的基底上将晶体管印刷出来就好了。不过既然要用油墨印刷出非常纤薄的电路,对基底的光滑度要求自然也是非常的高。很显然,当你与那些只有几纳米厚的油墨层打交道时,基底上的任何一块污点都足以干扰电流进而破坏电路。

在一般的纸张上面,造成影响的凸起和污点往往都是微米级的,而这样的表面对电路印刷来说实在是太不规则了。于是马里兰大学的研究者们使用了一种新材料——纳米纸(nanopaper),制作这种纸所用的木浆同时受到了生物酶的软处理和机械打击的硬处理,因而也使得纳米纸比普通的纸张更透明、更具机械强度,同时也有更规则的内部结构。不过最重要的是,它的光滑程度达到了纳米级,一位研究人员称,这种纸就像塑料一样光滑。


纳米纸的内部微观结构,虽然这样看上去它很粗糙,但其实它的表面光滑程度可以达到纳米级

有了这种纳米纸作为基底,研究者们随即使用三种油墨制作了一些晶体管:首先是一层碳纳米管,然后是一层绝缘油墨,接着是一层半导体油墨,最后再铺上一层碳纳米管。重复出现的碳纳米管不仅扮演了电极的角色,更是整个设备结构的骨干。最后得到的产品透明度达84%,而且在弯曲状态下也能正常工作。

不难想象,在未来,人们就能够利用可再生资源印刷出这些可弯曲的设备。同时,这些油墨印刷出来的电路所具有的高透明度也非常有用:一方面可以用来制造显示器,另一方面在制作可穿戴式设备(比如眼镜)时也能保证美观。但是在考虑这些具体应用之前,研究者们首先要找到利用卷对卷可印刷电子技术(roll-to-roll printing,通俗的说,就是摒弃了传统PCB加工中的蚀刻、抗蚀刻等技术,直接通过印刷形成导体电路或者无源、有源元件)生产这些透明晶体管的方法,或者其他可以进行商业化量产的方法。

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来自:lvfeng000  > 读书
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