未來，智能手環(huán)的靈敏度有望更精準(zhǔn)，折疊屏手機的屏幕也會變“亮”。這得益于北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院教授裴堅團隊近日發(fā)布的最新研究成果——世界范圍內(nèi)首次實現(xiàn)了有機高分子半導(dǎo)體亞微米級的超高精度摻雜。隨之，智能傳感芯片靈敏度有望提升。
“有機半導(dǎo)體的精加工，就像在沙漠里找水。”裴堅將科學(xué)術(shù)語生動地翻譯過來，與傳統(tǒng)的無機半導(dǎo)體相比，有機半導(dǎo)體具備輕薄柔軟、成本低、環(huán)保等優(yōu)點，已經(jīng)在有機光伏電池、柔性傳感器等領(lǐng)域大展身手。
“比如折疊屏手機的發(fā)光層、智能手環(huán)的心率監(jiān)測功能等都離不開有機半導(dǎo)體的支持。”他話鋒一轉(zhuǎn)，不過，提升其加工精度一直是擺在科研人員面前的一道難題。“更直白地說，我們希望升級高性能n型材料的摻雜技術(shù)，從而大幅提升材料加工的調(diào)控效率和電導(dǎo)率。”
他提到的技術(shù)，是通過摻雜劑跟有機半導(dǎo)體間的反應(yīng)，注入額外的自由電子，構(gòu)建互補電路，提高器件性能。歷時10年，裴堅帶領(lǐng)團隊先后研制出兩代摻雜技術(shù)，最終實現(xiàn)有機高分子半導(dǎo)體摻雜過程的精準(zhǔn)可控，電導(dǎo)率提升最高可達(dá)9個數(shù)量級。
團隊成員、博士生王馨怡說，這種操作精度可以達(dá)到1微米以內(nèi)，已經(jīng)接近有機集成電路工業(yè)最尖端的制程水平。“操作過程像是拿著一支激光筆，在柔性材料上寫字。”
該技術(shù)在10余種典型有機高分子半導(dǎo)體中成功應(yīng)用，電導(dǎo)率普遍提升6個數(shù)量級，拓展了有機高分子半導(dǎo)體材料的應(yīng)用場景。此外，該技術(shù)還與現(xiàn)有半導(dǎo)體工業(yè)的光刻流程高度兼容，可以為高性能有機集成電路的構(gòu)建提供關(guān)鍵支撐，具備重要的工藝可行性與產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化潛力。
裴堅說，該成果為有機集成電路微型化與高密度集成提供了關(guān)鍵技術(shù)支撐，有望推動柔性顯示分辨率升級，助力提升智能傳感芯片靈敏度，加速有機集成電路的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。
該成果近日在國際學(xué)術(shù)期刊《自然》上發(fā)表。
未來，智能手環(huán)的靈敏度有望更精準(zhǔn)，折疊屏手機的屏幕也會變“亮”。這得益于北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院教授裴堅團隊近日發(fā)布的最新研究成果——世界范圍內(nèi)首次實現(xiàn)了有機高分子半導(dǎo)體亞微米級的超高精度摻雜。隨之，智能傳感芯片靈敏度有望提升。
“有機半導(dǎo)體的精加工，就像在沙漠里找水。”裴堅將科學(xué)術(shù)語生動地翻譯過來，與傳統(tǒng)的無機半導(dǎo)體相比，有機半導(dǎo)體具備輕薄柔軟、成本低、環(huán)保等優(yōu)點，已經(jīng)在有機光伏電池、柔性傳感器等領(lǐng)域大展身手。
“比如折疊屏手機的發(fā)光層、智能手環(huán)的心率監(jiān)測功能等都離不開有機半導(dǎo)體的支持。”他話鋒一轉(zhuǎn)，不過，提升其加工精度一直是擺在科研人員面前的一道難題。“更直白地說，我們希望升級高性能n型材料的摻雜技術(shù)，從而大幅提升材料加工的調(diào)控效率和電導(dǎo)率。”
他提到的技術(shù)，是通過摻雜劑跟有機半導(dǎo)體間的反應(yīng)，注入額外的自由電子，構(gòu)建互補電路，提高器件性能。歷時10年，裴堅帶領(lǐng)團隊先后研制出兩代摻雜技術(shù)，最終實現(xiàn)有機高分子半導(dǎo)體摻雜過程的精準(zhǔn)可控，電導(dǎo)率提升最高可達(dá)9個數(shù)量級。
團隊成員、博士生王馨怡說，這種操作精度可以達(dá)到1微米以內(nèi)，已經(jīng)接近有機集成電路工業(yè)最尖端的制程水平。“操作過程像是拿著一支激光筆，在柔性材料上寫字。”
該技術(shù)在10余種典型有機高分子半導(dǎo)體中成功應(yīng)用，電導(dǎo)率普遍提升6個數(shù)量級，拓展了有機高分子半導(dǎo)體材料的應(yīng)用場景。此外，該技術(shù)還與現(xiàn)有半導(dǎo)體工業(yè)的光刻流程高度兼容，可以為高性能有機集成電路的構(gòu)建提供關(guān)鍵支撐，具備重要的工藝可行性與產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化潛力。
裴堅說，該成果為有機集成電路微型化與高密度集成提供了關(guān)鍵技術(shù)支撐，有望推動柔性顯示分辨率升級，助力提升智能傳感芯片靈敏度，加速有機集成電路的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。
該成果近日在國際學(xué)術(shù)期刊《自然》上發(fā)表。
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