半导体器件的发展趋势

张 川

浙江传媒学院，浙江杭州 310018

社会发展快速发展，一些传统的功能材料很单一，已经不能够满足人们的需求，所以就出现了具有半导体特性的有机材料，比如塑料、高分子聚合物，这些有机半导体材料有可能会取代传统的由Si和GaAs来制作的材料。有机半导体材料具有独特的优势，它的原料很容易得到，而且原料的重量轻、成本低，制作的工艺简易，还有就是具有良好的环境稳定性。有机半导体材料所制作的器件属于可回收利用的器件，能做到有效环保。根据传统的知识体系来讲，有机体是不能够导电的，所以都是被作为绝缘材料。上个世纪70年代，科学家发现了如果对聚乙炔分子掺杂，就可以成为良性的导体，之后，半导体技术就开始被深入研究，并且取得了很大的成绩。上个世纪80年代，有机半导体研究领域迅速扩张，很多世界知名的企业都使用半导体技术，比如IBM通用、柯达等等；还有剑桥大学和普林斯顿大学也都设立了半导体的研究院。开发出了能够改善半导体稳定性以及特性的新技术以及新型的材料，这些新技术以及新型材料被广泛应用到各行各业当中，大大提高了有机电子器件的性能，比如有机发光二极管、有机传感器、有机场效应晶体管以及有机光伏电池等等。有机半导体器件正在越来越多的应用到各个行业当中，市场份额也在逐年快速增长。

在大家的不懈努力下，有机半导体技术和材料都取得了很大的发展，这个学科集合了材料学、物理和化学等等很多学科，是一个交叉学科，半导体技术正在不断发展，将来还会以更快的速度发展。一些专家认为，有机半导体材料开发出的各种器件正在改变未来高科技的发展。

1 有机太阳电池

传统的太阳电池是化合物薄膜太阳电池，而新型的太阳电池要采用新型的技术，有机太阳电池将作为一种新型产物摆在大家的面前，有机太阳电池的生产流程很简单，而且可以通过讲解来减少对环境的污染，由于这些优点符合当代社会的需要，所以有机太阳电池越来越受到大家的关注。如此廉价的太阳电池会让世界的能源发生巨大的改变。有机太阳电池比传统的电池更薄，重量更轻，受光面积在不断增加，所以可以大大提高光电的使用效率，在电脑等小型设备当中可以当作电源来用。可以使用有机太阳电池作为OLED屏幕的电源，可以大大减少重量。虽然太阳电池很薄、很轻，也很有柔性，但是它的效率不高，而且寿命也比较短，通过研究，改变太阳电池的缺点，使得效率达到10%，寿命也可以超过5年。

2 有机半导体晶体管

有机半导体材料的晶体管是有机电子器件当中很重要的一种器件，比如OFET。当前OFET的技术主要有聚合物、小分子蒸发或者是小分子溶液铸模等等。OFET的优点是成本低、柔性大等等，有很好的发展前景。OFET的发展很迅速，无论是材料还是制备工艺方面都有了突破，它可以使OLED发光，形成逻辑电路，发光场效应晶体管以及单晶场效应晶体管等等器件都已经开发出来。世界各个国家都在研究有机半导体晶体管，2009年，日本的专家使用液相外延工艺生产了并五苯单晶，几乎是没有任何缺陷的，之后使用这种单晶制成了OFET，场效应的迁移率可以得到0.6cm2/（V.s）。2010年法国研究人员研究出一种能够模仿神经元突触功能的有机存储场效应晶体管，有机半导体晶体管会有希望成为新一代集成电子器件。

3 OLED技术

与LCD技术比较，OLED不仅可以做到折叠和随身携带，还具有更好的可适度、更好的图像质量以及更薄的显示器。现在OLED已经开始应用到手机、以及数码相机等小型设备当中。当前在OLED显示器开发的市场当中占有很大优势的企业有三星、LG以及柯达等等。2010年初，三星展出了OLED笔记本电脑，还推出了带有OLED平面的MP3播放器。预计未来五年智能手机会促使OLED显示器呈现出快速发展的势头。随着OLED技术的快速发展，未来很可能会应用到显示器、照明当中。由于OLED的刷新速率很高，这使得视频图像更加逼真，还可以随时进行图像的更新。未来的报纸也有可能成为OLED显示器，能够更新新闻，还能够卷起来。有机半导体技术已经在很多领域都占有自己的重要位置，很多企业已经开始开发半导体技术的产品。使用OLED技术的玻璃窗在电源关闭的时候和普通的玻璃没区别，但是在接通电源之后就会变成显示器。使用OLED技术的汽车挡风玻璃也不仅仅是挡风，还能够提供其它的帮助。

有机半导体材料作为一种新型材料，经过不断开发和研究，已经进入商品化的阶段，并且会有很好的发展。有机半导体器件成本低，操作流程简单，而且功耗小，这是很多无机半导体器件没有的特点，所以有机半导体器件有很大的发展。但是有机半导体器件在寿命已经性能方面还需要改进。哟及半导体器件的速度比较慢，这使得它取代传统的半导体的可能性不大，所以在这方面需要解决，但是有机半导体更加经济，成本更低，值得推广。

[1]陈岩.纳米电子技术——21世纪的电子热点[J].北京工商大学学报：自然科学版，2001(3).

[2]刘明，谢常青，王丛舜，龙世兵，李志钢，易里成荣，涂德钰.纳米加工和纳米电子器件[J]. 微纳电子技术，2005(9).

[3]杜晋军，李俊，洪海丽，刘振起.纳米电子器件的研究进展与军事应用前景[J].装备指挥技术学院学报，2004(4).

[4]李娅妮，杨银堂，朱樟明，强玮，刘帘曦.单周期CRM PFC转换器的零交越失真优化设计[J].西安电子科技大学学报，2012(2).

[5]杨延飞，朱樟明，周端，杨银堂.用于片上网络的延时无关异步动态优先级仲裁器[J].西安电子科技大学学报，2012(1).