柔性半導體生產技術革新 在水溶液中進行化學摻雜

編譯／高晟鈞

東京大學、NIMS和東京理科大學組成的研究小組近期成功開發了一種化學摻雜技術，可以在水溶液中精確實現化學摻雜，而無需在真空或氮氣環境下進行。

所謂「摻雜」是透過在半導體中添加適量的特定雜質，改變原有材料的電學或光學性質。在固態電子學中，在半導體中使用正確類型和數量的摻雜劑可產生p型和n型半導體，這對於晶體管和二極管的製造至關重要。

另外，柔性、輕質有機半導體相當適合用於噴墨印刷和其他低成本印刷製程的材料。化學摻雜技術則可用於促進柔性有機薄膜元件的工業化生產，包括感測器、電子電路、顯示器和太陽能電池。因此，有機半導體化學摻雜技術的優化顯得格外重要。

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種種難題

有機半導體涉及氧化還原劑的摻雜；然而，氧化還原劑十分容易與水和氧氣反應，因此該過程通常需要在真空，或使用特殊設備創建的氮氣環境下進行。此外，這種摻雜方法也難以精確地調整摻雜的水平。這些問題也是一直以來困擾有機半導體產業進步的障礙。

生產技術革新

這項由東京大學、NIMS和東京理科大學組成的研究小組新開發的化學摻雜技術，可以在水溶液中精確實現化學摻雜，而無需在真空或氮氣環境下進行。

該技術利用了苯醌和氫醌在環境條件下水溶液中的PH值（酸鹼度）差異，來調控氧化反應的速率。研究團隊透過將有機半導體浸入含有苯醌、氫醌和含有疏水離子的水溶液中，成功實現了有機半導體薄膜的化學摻雜。

透過改變溶液的酸鹼值來精確、一致地控制摻雜水平，進而使研究團隊能夠生產出不同導電率的半導體。最高與最低導電率之間相差了五個量級之多。此技術的誕生，將有望為電子半導體、光電與醫療保健感測提供更多的可能性。

資料來源：TechXplore

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