透明紙上的透明晶體管：邁向紙質(zhì)電子產(chǎn)品的第一步

據(jù)果殼網(wǎng)報(bào)道，日前，美國馬里蘭大學(xué)帕克分校的研究人員成功將透明晶體管印刷在了透明紙上，這樣最終得到的產(chǎn)品不僅可以彎曲，而且透明度高達(dá)84%。從理論上說，這將是通向環(huán)保紙質(zhì)電子產(chǎn)品的第一步。

其實(shí)，“印刷”計(jì)算機(jī)電路并非十分困難——只需要找到合適的導(dǎo)體和半導(dǎo)體油墨(當(dāng)然這一點(diǎn)可能有點(diǎn)難)，然后在一個(gè)合適的基底上將晶體管印刷出來就好了。不過既然要用油墨印刷出非常纖薄的電路，對基底的光滑度要求自然也是非常的高。很顯然，當(dāng)你與那些只有幾納米厚的油墨層打交道時(shí)，基底上的任何一塊污點(diǎn)都足以干擾電流進(jìn)而破壞電路。

在一般的紙張上面，造成影響的凸起和污點(diǎn)往往都是微米級的，而這樣的表面對電路印刷來說實(shí)在是太不規(guī)則了。于是馬里蘭大學(xué)的研究者們使用了一種新材料——納米紙(nanopaper)，制作這種紙所用的木漿同時(shí)受到了生物酶的軟處理和機(jī)械打擊的硬處理，因而也使得納米紙比普通的紙張更透明、更具機(jī)械強(qiáng)度，同時(shí)也有更規(guī)則的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。不過最重要的是，它的光滑程度達(dá)到了納米級，一位研究人員稱，這種紙就像塑料一樣光滑。

有了這種納米紙作為基底，研究者們隨即使用三種油墨制作了一些晶體管：首先是一層碳納米管，然后是一層絕緣油墨，接著是一層半導(dǎo)體油墨，最后再鋪上一層碳納米管。重復(fù)出現(xiàn)的碳納米管不僅扮演了電極的角色，更是整個(gè)設(shè)備結(jié)構(gòu)的骨干。最后得到的產(chǎn)品透明度達(dá)84%，而且在彎曲狀態(tài)下也能正常工作。

印刷在透明納米紙上的透明晶體管

納米紙的內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)，雖然這樣看上去它很粗糙，但其實(shí)它的表面光滑程度可以達(dá)到納米級

不難想象，在未來，人們就能夠利用可再生資源印刷出這些可彎曲的設(shè)備。同時(shí)，這些油墨印刷出來的電路所具有的高透明度也非常有用：一方面可以用來制造顯示器，另一方面在制作可穿戴式設(shè)備(比如眼鏡)時(shí)也能保證美觀。

但是在考慮這些具體應(yīng)用之前，研究者們首先要找到利用卷對卷可印刷電子技術(shù)(roll-to-roll printing，通俗的說，就是摒棄了傳統(tǒng)PCB加工中的蝕刻、抗蝕刻等技術(shù)，直接通過印刷形成導(dǎo)體電路或者無源、有源元件)生產(chǎn)這些透明晶體管的方法，或者其他可以進(jìn)行商業(yè)化量產(chǎn)的方法。