半導體器件的發(fā)展趨勢

張 川

浙江傳媒學院，浙江杭州 310018

社會發(fā)展快速發(fā)展，一些傳統(tǒng)的功能材料很單一，已經不能夠滿足人們的需求，所以就出現(xiàn)了具有半導體特性的有機材料，比如塑料、高分子聚合物，這些有機半導體材料有可能會取代傳統(tǒng)的由Si和GaAs來制作的材料。有機半導體材料具有獨特的優(yōu)勢，它的原料很容易得到，而且原料的重量輕、成本低，制作的工藝簡易，還有就是具有良好的環(huán)境穩(wěn)定性。有機半導體材料所制作的器件屬于可回收利用的器件，能做到有效環(huán)保。根據傳統(tǒng)的知識體系來講，有機體是不能夠導電的，所以都是被作為絕緣材料。上個世紀70年代，科學家發(fā)現(xiàn)了如果對聚乙炔分子摻雜，就可以成為良性的導體，之后，半導體技術就開始被深入研究，并且取得了很大的成績。上個世紀80年代，有機半導體研究領域迅速擴張，很多世界知名的企業(yè)都使用半導體技術，比如IBM通用、柯達等等；還有劍橋大學和普林斯頓大學也都設立了半導體的研究院。開發(fā)出了能夠改善半導體穩(wěn)定性以及特性的新技術以及新型的材料，這些新技術以及新型材料被廣泛應用到各行各業(yè)當中，大大提高了有機電子器件的性能，比如有機發(fā)光二極管、有機傳感器、有機場效應晶體管以及有機光伏電池等等。有機半導體器件正在越來越多的應用到各個行業(yè)當中，市場份額也在逐年快速增長。

在大家的不懈努力下，有機半導體技術和材料都取得了很大的發(fā)展，這個學科集合了材料學、物理和化學等等很多學科，是一個交叉學科，半導體技術正在不斷發(fā)展，將來還會以更快的速度發(fā)展。一些專家認為，有機半導體材料開發(fā)出的各種器件正在改變未來高科技的發(fā)展。

1 有機太陽電池

傳統(tǒng)的太陽電池是化合物薄膜太陽電池，而新型的太陽電池要采用新型的技術，有機太陽電池將作為一種新型產物擺在大家的面前，有機太陽電池的生產流程很簡單，而且可以通過講解來減少對環(huán)境的污染，由于這些優(yōu)點符合當代社會的需要，所以有機太陽電池越來越受到大家的關注。如此廉價的太陽電池會讓世界的能源發(fā)生巨大的改變。有機太陽電池比傳統(tǒng)的電池更薄，重量更輕，受光面積在不斷增加，所以可以大大提高光電的使用效率，在電腦等小型設備當中可以當作電源來用。可以使用有機太陽電池作為OLED屏幕的電源，可以大大減少重量。雖然太陽電池很薄、很輕，也很有柔性，但是它的效率不高，而且壽命也比較短，通過研究，改變太陽電池的缺點，使得效率達到10%，壽命也可以超過5年。

2 有機半導體晶體管

有機半導體材料的晶體管是有機電子器件當中很重要的一種器件，比如OFET。當前OFET的技術主要有聚合物、小分子蒸發(fā)或者是小分子溶液鑄模等等。OFET的優(yōu)點是成本低、柔性大等等，有很好的發(fā)展前景。OFET的發(fā)展很迅速，無論是材料還是制備工藝方面都有了突破，它可以使OLED發(fā)光，形成邏輯電路，發(fā)光場效應晶體管以及單晶場效應晶體管等等器件都已經開發(fā)出來。世界各個國家都在研究有機半導體晶體管，2009年，日本的專家使用液相外延工藝生產了并五苯單晶，幾乎是沒有任何缺陷的，之后使用這種單晶制成了OFET，場效應的遷移率可以得到0.6cm2/（V.s）。2010年法國研究人員研究出一種能夠模仿神經元突觸功能的有機存儲場效應晶體管，有機半導體晶體管會有希望成為新一代集成電子器件。

3 OLED技術

與LCD技術比較，OLED不僅可以做到折疊和隨身攜帶，還具有更好的可適度、更好的圖像質量以及更薄的顯示器。現(xiàn)在OLED已經開始應用到手機、以及數(shù)碼相機等小型設備當中。當前在OLED顯示器開發(fā)的市場當中占有很大優(yōu)勢的企業(yè)有三星、LG以及柯達等等。2010年初，三星展出了OLED筆記本電腦，還推出了帶有OLED平面的MP3播放器。預計未來五年智能手機會促使OLED顯示器呈現(xiàn)出快速發(fā)展的勢頭。隨著OLED技術的快速發(fā)展，未來很可能會應用到顯示器、照明當中。由于OLED的刷新速率很高，這使得視頻圖像更加逼真，還可以隨時進行圖像的更新。未來的報紙也有可能成為OLED顯示器，能夠更新新聞，還能夠卷起來。有機半導體技術已經在很多領域都占有自己的重要位置，很多企業(yè)已經開始開發(fā)半導體技術的產品。使用OLED技術的玻璃窗在電源關閉的時候和普通的玻璃沒區(qū)別，但是在接通電源之后就會變成顯示器。使用OLED技術的汽車擋風玻璃也不僅僅是擋風，還能夠提供其它的幫助。

有機半導體材料作為一種新型材料，經過不斷開發(fā)和研究，已經進入商品化的階段，并且會有很好的發(fā)展。有機半導體器件成本低，操作流程簡單，而且功耗小，這是很多無機半導體器件沒有的特點，所以有機半導體器件有很大的發(fā)展。但是有機半導體器件在壽命已經性能方面還需要改進。喲及半導體器件的速度比較慢，這使得它取代傳統(tǒng)的半導體的可能性不大，所以在這方面需要解決，但是有機半導體更加經濟，成本更低，值得推廣。

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