來源：半導體芯科技編譯

蠶絲編織成的晶體管可以制造出高靈敏度的超快傳感器，這些新發(fā)現(xiàn)可能為這種混合器件的許多其他應用打開大門。

晶體管通常由礦物和金屬等無機材料制成。然而，在晶體管中加入有機材料可以賦予它們新的能力，例如直接對環(huán)境或人體做出反應的能力。

在一項新研究中，研究人員嘗試在晶體管中使用蠶絲。"這項研究的資深作者、馬薩諸塞州梅德福塔夫茨大學應用物理學家Fiorenzo Omenetto說："蠶絲的用途非常廣泛，可以嵌入許多不同的分子，從而實現(xiàn)多種功能。"我們還可以非常精細地控制它的沉積，從而開始將生物學與技術相結合，而且它還顯示出令人難以置信的表面特性，比如原子平滑性。而且它的前體材料的溶劑是水，這使得它具有生物兼容性和可持續(xù)性"。

研究人員成功地在芯片上制作出 3 到 300 納米厚的蠶絲薄膜，并蝕刻出幾微米寬的特征。他們讓蠶絲充當晶體管內(nèi)的絕緣體。

晶體管本質(zhì)上是一個開關，通過開關將數(shù)據(jù)編碼為 1 和 0。它有一條金屬導線從半導體材料中進出。它還有一個被稱為柵極的電子輸入源，柵極與晶體管的其他部分由絕緣體隔開。當柵極達到閾值電壓時，會在絕緣體上產(chǎn)生一個電場。這反過來又哄騙半導體讓電流流過引線。

絲膜的納米級厚度有助于它們與空氣中的水分子發(fā)生反應，從而改變它們和晶體管的電氣行為。這意味著混合晶體管可以用作緊湊、超快、高靈敏度的呼吸傳感器，檢測濕度的變化。

Omenetto和他的同事們使用的是商業(yè)半導體制造中使用的制造技術。"他說："當你能制造出十億個這樣的器件時，事情就會變得非常有趣。

科學家們指出，只要對蠶絲進行進一步改良，他們就能制造出各種各樣的混合電子器件。例如，這些設備可以分析呼吸分子，檢測一些心血管和肺部疾病或睡眠呼吸暫停。當用于血液時，它們可以幫助掃描血氧和血糖水平或抗體。

未來，Omenetto想象混合晶體管能帶來仿腦電路，這些電路可以自我訓練，對環(huán)境信號做出反應，并記錄記憶，就像人工智能系統(tǒng)中常用的神經(jīng)網(wǎng)絡一樣。"Omenetto說："我們真的希望發(fā)展功能性器件--不僅僅是單個晶體管，而是許多連接的晶體管，以實現(xiàn)更復雜的集成電路。

審核編輯 黃宇