導讀
近日，中國山東大學與英國曼徹斯特大學的研究人員在柔性電子領域取得一項重要進展，他們開發出超高速的新型柔性納米晶體管。它由氧化物半導體制成，能以1GHz 的基準速度運行。
背景
傳統電子產品，往往會給我們一種“僵硬”的印象，它們無法經受彎曲、扭曲和拉伸。然而，新興的柔性電子產品卻彌補了傳統電子產品的這些不足。特別是對於可穿戴設備來說，柔性電子技術的發展大大改善了用戶的佩戴體驗，更加適應人體的自由運動。
之前，筆者曾介紹過許多柔性電子產品，例如：柔性電池、柔性液晶屏、柔性可穿戴傳感器、柔性的有機閃存、柔性超級電容、柔性微處理器、柔性觸控傳感器、柔性天線、柔性電子紙張等等。為了讓大家有一個更直觀的認識，下面通過圖片進行展示：
（圖片來源：Graphene Flagship）
（圖片來源： Mats Tiborn）
創新
近日，在柔性電子領域又出現一項重要研究進展。中國山東大學（ Shandong University）與英國曼徹斯特大學（University of Manchester ）的研究人員合作開發出一種新型超高速的柔性納米晶體管，也稱為“薄膜晶體管”（TFT）。它由氧化物半導體制成，能以1GHz 的基準速度運行。
技術
TFT 是一種通常應用於液晶顯示屏（LCD）中的晶體管。具有LCD顯示屏的大多數現代電子設備，例如智能手機、平板電腦和高清電視，都具有TFT。
TFT是如何工作的呢？LCD的每個像素點背後都會有一個TFT，它們就像單獨的開關一樣迅速改變像素狀態，使得打開和關閉它們變得更加快速。
但是，目前大部分的TFT是硅基的。相比於中英兩國科研團隊開發的氧化物半導體晶體管來說，它們不透明、剛硬且昂貴。氧化物TFT不僅可以改善LCD顯示器的圖像顯示效果，而且讓人印象更深刻的是柔性。
曼徹斯特大學電氣與電子工程學院納米電子專業教授 Aimin Song 解釋道：“現在電視已經能夠做到極度的薄和亮。而我們的研究將使得電視更具機械柔性且更易製造。”
相比於日益遭遇一些基本瓶頸的硅技術來說，基於氧化物的技術正高速發展。Song 教授表示，近些年來，氧化物半導體領域的進展迅猛，一系列研究都旨在改善基於氧化物半導體的TFT。
目前，一些基於氧化物的技術已經開始在某些產品中替代非晶硅。Song 教授認為，這些最新的開發會進一步推進它們的商業化。
價值
Song 教授稱，這種GHz晶體管將帶來中等或者更高性能的柔性電子電路，例如真正的可穿戴電子產品。可穿戴電子產品需要柔性，並且很多情況下還需要透明。所以，它將是這項研究的一個完美的應用領域。
此外，氧化物半導體TFT還將在智能家居、智慧醫院和智慧城市等領域扮演重要角色。這項研究將帶來比之前更快、更亮、更柔性的新一代電子產品。
未來
他補充道：“為了促進這些基於氧化物的電子產品進一步商業化，還需要在材料、光刻、設備設計和測試方面進行一系列研發，最後但並非最不重要的是，大面積製造技術。硅技術發展到這一步經歷了幾十年，而氧化物技術正以更快的速度發展。”
“製造一個類似我們的GHz IGZO 晶體管的高性能設備極具挑戰性，因為不僅材料需要優化，還有設備設計、製造和測試方面的一系列問題有待解決。2015年，我們採用氧化物半導體演示了最快速的柔性二極管，達到6.4GHz，它目前仍然保持著世界記錄。所以我們對基於氧化物半導體的技術充滿信心。”
關鍵字
半導體、晶體管、可穿戴技術
【1】http://www.manchester.ac.uk/discover/news/flexible-tvs-and-high-performance-wearable-smart-tech-one-step-closer/
【2】https://ieeexplore.ieee.org/document/8306513/
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