使用槽模印刷创建晶圆级晶体管阵列

工程师们一直在尝试设计越来越高效且低成本的方法来大规模制造电子元件和设备。最近，一些研究探索了使用溶液处理技术制造电子产品的可能性，其中涉及将具有电特性的材料从溶液沉积到表面上。

韩国延世大学和成均馆大学的研究人员最近利用溶液加工方法制造了基于无机化合物二硫化钼的晶圆级晶体管阵列。他们的论文发表在《自然电子》杂志上，可能有助于实现下一代电子产品的大规模和低成本制造。

“多年来，我们一直致力于研究用于可扩展电子应用的溶液加工二维纳米材料，但迄今为止，基于基于解决方案的方法同时满足电子性能和可扩展性一直非常具有挑战性，”JoonhoonKang和JeongHoCho(该论文告诉TechXplore。

“我们之前的工作去年发表在《先进材料》上，重点是展示基于各种溶液处理的二维材料的晶圆级电子产品。基于这项研究，我们新工作的主要目标是在不影响可扩展性的情况下最大限度地提高电子性能。”

为了制造晶圆级晶体管，Kang、Cho和他们的同事使用了商业槽模印刷工艺。这是一种将液体材料沉积到不同基材(例如玻璃、金属或聚合物)上的技术。

研究人员创造了含有二硫化钼和嵌入钠的氧化铝纳米片的墨水。然后，他们使用槽模印刷将这些墨水沉积在基板上，形成半导体和栅极介电层。

Cho和Kang解释道：“为了实现更大的可扩展性，我们首先使用狭缝模头涂布机，这是一种工业级涂布方法，以高均匀性覆盖5英寸晶圆上经过溶液处理的电介质和半导体通道层。”“此外，为了展示高性能电子产品，我们使用了独特的介电层，即钠掺杂氧化铝，它基于溶液处理的MoS2薄膜实现了最高的场效应迁移率(>100cm2/Vs)。”

在初步评估中，研究人员创建的晶体管表现非常出色，场效应晶体管测量中的平均载流子迁移率为80.0cm2 V-1 s-1，霍尔测量中的平均载流子迁移率为132.9cm2 V-1 s-1。温度。为了进一步展示晶体管的潜力，Cho、Kang和他们的同事使用它们创建了各种不同的设备，包括NOT、NOR、NAND和静态随机存取存储器。

未来，他们的工作可能会激励世界各地的其他研究团队探索溶液加工技术在电子产品制造中的潜力。这些努力共同有助于确定大规模制造电子产品的新工艺。

Cho和Kang补充道：“这项工作最重要的贡献是，它为大规模使用工业级涂层技术的高性能二维材料电子产品提供了一条新途径。”“在接下来的研究中，我们计划扩展具有不同电子特性(例如电子类型、带隙等)的溶液加工候选材料，这些材料可用于各种电子应用。”