두 개의 실시간 바카라 두께가있는 Ultra-Thin X 대형 지역 반도체 개발

도쿄 대학교 (Gogami Makoto) 대통령 (Gogami Makoto 회장) (이하 "도쿄 대학교"), 강사 인 Arai Toshito 강사 인 Arai Toshito, 공학 대학원 공학 대학원, 공학 대학원 Hasegawa Tatsuo (및 교수) Hasegawa Technology and Technology [Nakabachi Riniationperson NakaChi in Institute, 공학 대학원 공학 대학원 (이하 "AIST"라고하는 이하)Flexible Electronics Research Center[Research Center Director Kamata Toshihide] 일반 연구원들은 단순한 코팅 방법을 사용하여 실시간 바카라가 전체 손바닥 크기 영역 (10 cm x 10 cm)에 대해 정기적으로 배열되고 두 개의 유기 실시간 바카라 (대략 10 나노 미터)의 두께를 갖도록합니다 울트라 얇은 x 대 지역 x 고성능유기 반도체(주 1) 장치를 구축하는 기술을 개발했습니다

인쇄 및 코팅을 통해 유연한 전자 장치를 제조하는 인쇄 된 전자 기술은 기존의 반도체 제조 기술을 크게 단순화 할 수있는 혁신적인 기술이 될 것으로 예상됩니다 실온에서의 적용을 통한 성능을 보여주는 유기 반도체는이 목적을위한 유망한 재료이지만, 기존의 기술을 사용하면 실시간 바카라 수준에서 균일 한 두께를 갖는 반도체를 형성하기가 어려웠다 그래서 그들은 살아있는 유기체의 극도로 얇은 세포막을 정렬하고 기질에 깔끔하게 배열 된 실시간 바카라를 배열했습니다Dipolymer Membrane(주 2)이 성과는 새로운 층 기반 반도체를 고안함으로써 달성되었습니다 이 울트라 얇은 반도체의 결정도는 Kek의 Synchrophore Science Research Facility (Photon Factory)를 사용하여 재료 구조 과학 연구소의 Kumai Reiji 교수, 고 에너지 가속기 연구 (KEK) (이하 "Kek"이라고 언급

이 연구는 독일 과학 저널입니다고급 재료2018 년 4 월 25 일 (중앙 유럽 일광 시간)

Research background

인간과 컴퓨터가 더 편안한 미래 사회를 실현하려면 신체에 맞는 웨어러블 및 유연한 전자 장치를 개발할 필요가 있습니다 기존 실리콘 기술에 의해 잘 확립되지 않은 이러한 장치를 실현하려면 실온 및 대기압에서 코팅 및 인쇄하여 금속 배선 및 반도체를 형성하는 인쇄 된 전자 기술이 유리해질 것으로 예상됩니다

이전 연구에 따르면 인쇄를 통한 고화질 금속 배선이 상용화 될 것으로 예상됩니다 그러나이를 결합하는 반도체 인쇄에 여전히 많은 어려움이 있습니다 기본 요소TFT코팅 또는 인쇄에 의해 (주 3)에 대한 반도체를 형성하려면 실온에서 용해π (파이) 전자 시스템유기 실시간 바카라로 구성된 유기 반도체 (주 4)는 적합합니다 최근에, 유기 실시간 바카라 (도 1 (1))은 용액에서 지그재그와 같은 방식으로 정렬되며, 층을 형성하기 쉬운 층과 같은 결정질 물질이 발견되었으며, 구조적 불규칙성이 상당히 억제되어 유기 TFT의 성능이 향상되었다 그러나, 실시간 바카라 수준에서 생성 된 박막의 두께와 확산을 제어하는 것은 여전히 어렵고,이 목적을 위해 새로운 필름 형성 기술을 개발할 필요가 있었다

연구 기록

도쿄 대학과 AIST 사이의 공동 연구 그룹은 용액에서 π- 전자 기반 유기 실시간 바카라의 자체 조립에 의해 얻은 기능 실시간 바카라 어셈블리를 사용하여 새로운 전자 및 센서 응용에 대한 연구를 수행하고 있습니다

최근π 전자 골격(주 4)를 연결하는 비대칭 막대 모양의 유기 실시간 바카라 (예를 들어, 그림 1 (1))과 알킬 사슬 (메탄 하이드로 카본에서 제거 된 나머지 원자 그룹으로 구성된 체인)이 알림으로 연결된 두 개의 단일 실시간 바카라와 함께, 두 개의 단일 실시간 바카라와 함께 두 개의 단일 실시간 바카라를 형성한다는 것을 발견했다 서로 마주보세요 이 층 구조는 궁극적으로 얇은 살아있는 세포막과 유사하다 이것은 고성능 TFT의 구성에 적합한 실시간 바카라 수준에서 얇고 대형 지역 반도체 필름을 허용합니다 그러나 기존의 코팅 및 인쇄를 사용하면 다층의 형성을 방지하기가 어렵습니다 이는 이중층 필름이 훨씬 더 쌓이는 것을 의미하며, 하나의 층에서 수십 층의 이중층 필름에 이르는 임의의 두께 분포를 갖는 반도체가 얻어졌습니다 이로 인해 장치 특성의 변화가 발생했습니다

실시간 바카라 수준에서 반도체의 필름 두께를 제어하기 위해, 우리는 π 전자 골격에 연결된 알킬 체인의 길이를 자유롭게 변경할 수 있다는 기능을 활용하는 새로운 필름 형성 방법을 개발했습니다 얇은 살아있는 세포막을 형성하는 궁극적 인 메커니즘에 따라, 본 발명자들은 "균질 한 두께 층을 얻기 위해 실시간 바카라의 길이를 약간 이동시키는 아이디어"에 기초하여 상이한 알킬 사슬 길이를 갖는 2 개의 실시간 바카라의 혼합 용액을 사용하여 막을 형성 하였다 결과적으로, 우리는 기존의 지혜를 초과하는 넓은 영역에 걸쳐 궁극적으로 얇은 매우 균질하고 고성능 초고속 반도체를 얻었습니다

일부 연구 및 개발에는 과학 및 기술 보조금, 기본 연구 A (26246014), 신흥 연구 (16K13661), 새로운 학술 연구 및 π 스타일 과학 (17H05144), 젊은 연구 B (17K14370) 및 Grants의 Grants AN 및 Grants AN 및 Grants A 및 Grants and Grants and Grants and Grants and Grants and Grants and Grants and Grants and Grants and Grants and Grants의 Grants가 포함됩니다 과학 기술 컨소시엄 인적 자원 개발Nanotech Career Up Alliance (Cupal)"의 지원으로 수행되었습니다 (총괄 관리자 : Nakabachi Ryoji (회장, AIST))

③ 연구 컨텐츠

이 연구에서, 우리는 6 ~ 14 개의 탄소 원자가있는 알킬 사슬이 π- 전자 골격에 연결되어 반도체의 성능을 제공하는 실시간 바카라를 사용했습니다 (그림 1 (1)) 이 비대칭 막대-유사 실시간 바카라는 앞서 언급 한 이중층 구조를 자체 형성하는 것으로 나타났다 이 경우, π 전자 골격이 동일하다면, 필름이 더 긴 알킬 사슬 길이를 갖는 소량의 실시간 바카라 용액을 사용하여 형성되는 경우, 이중가 필름을 형성하는 실시간 바카라의 측면 연결의 자기 조립은 π 전자 스키격의 겹치기 때문에 불분명하게 남아있을 것으로 예상된다 알킬 사슬의 길이 이 불균형으로 인해 이중층 필름이 다른 이중층 필름으로 라미네이션되는 것을 막아 다층 필름이 다층이되는 것을 방지했으며, 우리는 단일 레이어 이중층 필름을 얻을 수 있다고 생각했습니다 (그림 1 (3))

위의 실시간 바카라 혼합 용액 (01 무게 백분율)은 표면 층의 산화물 코팅 (100 나노 미터 두께)을 갖는 실리콘 웨이퍼 (6 인치 크기)에 배치됩니다블레이드 코팅 방법(주 5) (그림 1 (4))을 사용하여 필름을 코팅하고 준비했을 때, 실시간 바카라 두께를 갖는 박막은 웨이퍼의 전체 표면 (100 평방 센티미터)에 걸쳐 얻어졌다 (도 2) 원자력 현미경을 사용한 측정 결과 필름 두께는 매우 얇은 44 나노 미터 반도체이며, 이는 하나의 이중층 필름의 두께에 해당한다 (도 2의 오른쪽) 상기는 알킬 사슬의 6-C 탄소 실시간 바카라 및 10-C 탄소 실시간 바카라가 9 : 1의 비율로 혼합되는 용액을 사용하여 얻은 박막의 결과를 보여준다

박막 X- 선 회절11655_11872크로스 니콜(주 7) 편광 관찰은 웨이퍼의 전체 표면 (100 평방 센티미터) 및단일 도메인(주 8)의 크기는 10 cm x 1 cm (그림 3의 오른쪽) 인 것으로 밝혀졌습니다

실시간 바카라와 다른 길이의 알킬 사슬과 혼합의 효과를 추가로 확인하기 위해, 알킬 사슬과 길고 짧은 실시간 바카라의 혼합 비율 (긴 실시간 바카라의 비율)φ_Long)의 다른 변화로 필름 형성을 수행했습니다 생성 된 박막의 광학 현미경 이미지 (도 4의 상단)에서, 긴 실시간 바카라는 약간 혼합된다 (φ_Long12320_12499좌절(주 9)이를 효과라고합니다

상기에 의해 형성된 초 얇은 반도체로 만든 TFT를 제조하고 그 특성을 평가 하였다 게이트 전압을 적용하여 발생하는 배수 전류의 변화를 읽는 전달 특성 (도 5의 왼쪽)이 관찰되었으며, 음의 게이트 전압을 적용 할 때 배수 전류가 증가한 P- 타입 특성이 적용되었다 또한, 각 게이트 전압에서 전류-전압 특성 (출력 특성,도 5의 오른쪽)은 특정 레벨을 초과하는 배수 전압이 적용될 때 배수 전류 값이 일정하게되는 전형적인 TFT 동작을 보여 주었다 전송 특성의 측정 결과를 분석하면포화 지역(주 10)이동성(참고 11)은 60 cm²V^-1S^-1또한,이 초음파 TFT는 전류가 흐르는 매우 얇은 영역을 가지며, 현재 값은 외부 자극에 민감하다는 것이 확인되었습니다 이러한 기능을 사용함으로써 초 민감한 실시간 바카라 센서로 사용될 것으로 예상됩니다

④ 미래 계획

앞으로, 우리는 초기 세미 도구 제조체의 형성에 적합한 실시간 바카라 재료를 설계함으로써 유연한 전자 장치 및 초에 민감한 실시간 바카라 센서의 실제 적용에 필요한 사양을 충족하는 초대형 TFT를 계속 개발할 것입니다 또한, 살아있는 세포막과 유사한 단층 이중층 막의 특성을 이용함으로써, 우리는 실시간 바카라 수준에서 표면 흡착 및 화학 반응을 제어 할 수있는 궁극적 인 기능적 초 미세한 인공 막의 발달을 촉진 할 것이다

잡지 이름 : "고급 재료"(온라인 버전 : 4 월 25 일)
논문 제목 :반도체 단일 실시간 바카라 이중층은 기하학적 좌절을 사용하여 실현
저자 :Shunto Arai^*, Satoru Inoue, Takamasa Hamai, Reiji Kumai 및 Tatsuo Hasegawa^*
DOI 번호 : 101002/Adma201707256

(주 1) 유기 반도체

유기물로 만든 반도체 소형 및 중합체 시스템이 있으며, 둘 다 벤젠 고리 구조로부터 유래되며 π (PI) 전자라고 불리는 고도로 활성 전자로 만들어졌으며, 이는 실시간 바카라 조립품 내에서 가벼운 응답 성 및 수송에 적합합니다 (주 4 참조) 이 중에서, 유기 용매에 용해되고 정상 온도 하에서 필름 형성에 의해 장치 가공 될 수있는 물질 및 용액 방법을 사용한 압력은 인쇄 된 전자 기술에 대한 유망한 후보이다[참조로 돌아 가기]

(참고 2) 이질성 막

실시간 바카라를 정렬하고 수평으로 단일 층을 형성하는 막대 모양의 비대칭 유기 실시간 바카라로 만들어진 층 구조, 그리고 모든 실시간 바카라가 쌍으로 향하는 반대 방향으로 층을 이루는 단일 층 이들 중 대부분은 지질 실시간 바카라 및 계면 활성제와 같은 친수성 및 소수성 그룹을 갖는 실시간 바카라로부터 형성되었으며, 지금까지 엄청난 양의 연구가 수행되었다 살아있는 몸을 형성하는 세포막은 또한 이중층 막입니다[참조로 돌아 가기]

(주 3) TFT

박막 트랜지스터 전기장에 의해 반도체 층을 통해 흐르는 캐리어 (전자 또는 구멍)의 흐름을 제어하는 활성 요소의 한 유형이며, 반도체가 유리 기판 등에 형성되는 박막을 지칭한다 액정 디스플레이 또는 유기 EL 디스플레이에서 각 픽셀의 디스플레이를 제어하는 데 사용됩니다[참조로 돌아 가기]

(참고 4) π (pi) 전자, π 전자 골격

탄소 원자가 이중 또는 트리플 결합으로 연결될 때, 원자 사이의 축 방향에 평행 한 전자 궤도에 의해 형성된 σ (Sigma) 결합에 더하여, π 결합은 상호 동기 축에 수직 인 겹치는 전자 궤도로 인해 발생합니다 이 π 결합에 속하는 전자를 π 전자라고합니다 이중 결합 및 단일 결합이 교대로 나타나는 벤젠 고리와 같은 실시간 바카라에서 (공액 시스템이라고 함) π 전자는 공액 시스템 전체에 퍼져 있습니다 많은 벤젠 고리 및 기타 성분이 연결되고 고정 된 실시간 바카라 표면을 전체 실시간 바카라 표면에 걸쳐 컨쥬 게이트 된 시스템을 π- 전자 골격이라고합니다[참조로 돌아 가기]

(주 5) 블레이드 코팅 방법

코팅 방법을 사용한 박막 형성 방법 블레이드와 같은 팁이있는 블레이드는 기판에 기울어지고 용액으로 기판 사이에서 습윤됩니다 기판과 블레이드를 일정하게 유지하는 기판과 블레이드 사이의 거리와 일정한 속도로 기판 또는 블레이드를 움직임으로써, 용매는 블레이드의 끝에서 증발하여 코팅 필름을 초래한다 이 연구에서, 수비 표면이있는 유리 판이 블레이드로 사용되었습니다[참조로 돌아 가기]

(참고 6) 박막 X- 선 회절

약 01 나노 미터의 파장을 갖는 전자기파 인 X- 선이 결정 성 박막으로 들어가면 결정의 주기성으로 인해 회절 현상이 발생합니다 이것은이 현상을 사용하여 수득 된 박막의 격자 간격 및 결정도를 조사하는 실험 방법입니다 알려진 결정 구조를 갖는 실시간 바카라를 사용할 때, 결정 평면의 방향을 조사 할 수있다[참조로 돌아 가기]

(주 7) Cross Nicole

분극제가 광원에서 샘플에 이르는 광학 경로에 삽입되는 방법, 선형 편광 조명이 샘플에 발생하며, 첫 번째 분극제에 대한 방향이있는 편광선은 샘플에서 검출기로의 광학 경로에 삽입된다 탐지기 샘플이나 등방성 재료를 배치하지 않고 관찰 할 때 두 편광기는 광선을 차단하고 시야 필드가 어두워 보입니다 한편, 결정 또는 액정과 같은 물질 내부의 원자 및 실시간 바카라의 배열의 동일한 방향을 갖는 물질이 샘플로 배치되고 관찰 된 샘플로부터의 편광이 회전되고, 샘플의 방향에 따라 밝거나 어두워 보일 때 이 효과를 사용하여, 결정의 광학 이방성을 검사하는 기술을 크로스닉 콜이라고합니다[참조로 돌아 가기]

(주 8) 단일 도메인

결정 배열의 단일 도메인은 구성 요소가 똑같이 배열되고 샘플의 임의의 위치에서 배향되는 영역을 나타냅니다 한편, 샘플이 여러 방향을 가진 결정으로 구성되면이를 다결정 또는 멀티 도메인이라고합니다[참조로 돌아 가기]

(주 9) 좌절

결정은 원자와 실시간 바카라가 주기적으로 배열되는 장거리 순서를 가지며, 결정화 된 구조가 결정 내 각 위치에서 안정화 될 때만 결정화가 진행됩니다 한편, 국소 적으로 다른 구조가 안정화 될 때 장거리 순서의 성장이 억제되어 결정화가 현저히 느려지거나 유리 상태가 발생합니다 이것은 결정 성장에 대한 좌절이라고합니다[참조로 돌아 가기]

(주 10) 포화 영역

TFT에서 배수 전압이 게이트 전압을 초과하면 캐리어가 배수 전극 근처에 축적되지 않으므로 배수 전류가 포화됩니다 이 지역을 포화 영역이라고합니다[참조로 돌아 가기]

(주 11) 이동성

전하 입자가 전기장 아래로 이동할 때 평균 이동 속도를 나타내는 값 반도체 장치의 특성을 나타내는 대표 지수로 사용됩니다[참조로 돌아 가기]