高效有機雙極晶體管成功演示

科技日報北京6月26日電 （記者劉霞）德國科學家在最新一期《自然》雜誌上發表論文稱，他們首次成功演示了一款高效的有機雙極晶體管，其關鍵是使用高度有序的纖薄有機層。新晶體管的運行速度遠超此前的有機晶體管，為有機電子學開闢了全新的前景，有望在醫療等領域“大顯身手”。

1947年，美國貝爾實驗室的威廉·肖克利、約翰·巴丁和華特·布萊頓發明了晶體管，開創了微電子時代，並徹底改變了人們的生活。隨後，首個所謂的雙極晶體管問世，其中正負載荷子有助於電流傳輸；接下來，單極場效應晶體管研製成功。

晶體管的性能與日俱增，極大加快了數據的處理速度。但這些晶體管比較堅硬，不太適用於研製新型柔性電子元件，如可摺疊的電視顯示屏或醫療領域使用的儀器等。對於此類應用，由有機材料或碳基半導體制成的晶體管近年來備受關注。早在1986年，科學家們就發明了有機場效應晶體管，但其性能仍遠遠落後於硅元件。

現在，由德累斯頓大學研究人員領導的一個研究小組，首次成功演示了一種有機、高效的雙極晶體管，其關鍵是使用高度有序的薄有機層。新晶體管的運行速度比以前的有機晶體管快很多倍，元件的（即每秒超過十億次開關操作）。

研究人員解釋説，研製出首塊有機雙極晶體管是一個巨大的挑戰，因為他們必須創建質量非常高的新層和新結構。經過20年努力研製而成的這種新型有機雙極晶體管，為有機電子學開闢了全新的前景，有望提升數據處理和傳輸效率，在多個領域大顯身手。“例如，可以設想的未來應用是配備傳感器的智能貼片，其能處理傳感器內的數據並與外部無線通信。”

【總編輯圈點】

隨着集成電路發展到納米尺度，傳統晶體管技術已觸碰“天花板”，下一個出口在哪裏？科學家和工程師們近年來一直在不斷探索和追尋。集成電路領域有句話叫“一代材料，一代器件”，用新型材料替代傳統硅基材料是不錯的思路。一種方案是利用二維材料的獨特優勢，使電子元器件的性能實現質的飛躍，從而打破摩爾定律的限制；另一種方案則是利用有機材料，或者將有機材料和無機材料混合起來，相得益彰。無論哪種思路都可以説明，晶體管的“天花板”是暫時的，終將在迭代升級中被打破。