中國粉體網(wǎng)訊    近年來，IBM一直在尋找能夠延續(xù)摩爾定律的半導體材料。2014年7月10日，IBM對外宣布，未來5年投資30億美元開發(fā)7nm芯片，而碳納米管是他們首選的半導體材料。經(jīng)過1年多的研究，最近IBM在碳納米管集成電路技術方面取得重大突破，解決了商用碳納米管面臨的三大挑戰(zhàn)之一，即短溝道碳納米管晶體管的接觸問題（Science 2015, 350, 69-72）。但高純半導體碳納米管的制備、碳納米管的準確定位和高性能n型碳納米管晶體管的構建等仍是制約碳納米管集成電路應用的瓶頸，還有待進一步研究。

　　中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所印刷電子學研究部趙建文領導的科研小組自2010年以來一直致力于高性能可印刷半導體碳納米管墨水的開發(fā)、高性能印刷p型和n型薄膜晶體管器件的構建和應用研究。在過去幾年中已開發(fā)出多種可以分離提純半導體碳納米管與墨水制備技術，分離的半導體碳納米管的純度可達99%以上。同時，利用印刷制備技術在柔性與剛性基體上構建了CMOS反相器、簡單邏輯電路、環(huán)形振蕩器與有機發(fā)光OLED像素驅動電路等薄膜晶體管電路系統(tǒng)。已發(fā)表研究論文10余篇，申請多項發(fā)明專利，并已開始與產(chǎn)業(yè)界合作，向實際應用領域推廣。

　　最近，印刷電子學研究部的研發(fā)工作又取得突破性進展。經(jīng)過優(yōu)化構建的全印刷柔性薄膜晶體管的電荷遷移率可達到100-400 cm2/Vs，亞閾值擺幅（ss）只有69 mV/dec，是目前已報道的印刷薄膜晶體管中遷移率最高、亞閾值擺幅最小的柔性印刷碳納米管薄膜晶體管器件。構建的印刷柔性CMOS反相器也表現(xiàn)出優(yōu)越的性能，在低電壓（1伏）工作下增益可達23，噪聲容限高達85%，也是目前國際上已報道的最好結果。該工作于2015年10月在臺北召開的第6屆國際柔性與印刷電子年會上（ICFPE 2015）獲“最佳論文獎”。


圖1 全印刷柔性碳納米管薄膜晶體管電學性能


圖2 高性能印刷柔性CMOS反相器  

　　上述工作為印刷碳納米管薄膜晶體管在新型印刷柔性顯示技術、柔性智能光電開關和化學生物傳感等領域中的應用打下了良好的基礎。