未來(lái)，智能手環(huán)的靈敏度有望更精準(zhǔn)，折疊屏手機(jī)的屏幕也會(huì)變“亮”。這得益于北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院教授裴堅(jiān)團(tuán)隊(duì)近日發(fā)布的最新研究成果——世界范圍內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)了有機(jī)高分子半導(dǎo)體亞微米級(jí)的超高精度摻雜。隨之，智能傳感芯片靈敏度有望提升。

“有機(jī)半導(dǎo)體的精加工，就像在沙漠里找水。”裴堅(jiān)將科學(xué)術(shù)語(yǔ)生動(dòng)地翻譯過(guò)來(lái)，與傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)半導(dǎo)體相比，有機(jī)半導(dǎo)體具備輕薄柔軟、成本低、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)在有機(jī)光伏電池、柔性傳感器等領(lǐng)域大展身手。

“比如折疊屏手機(jī)的發(fā)光層、智能手環(huán)的心率監(jiān)測(cè)功能等都離不開(kāi)有機(jī)半導(dǎo)體的支持?！彼掍h一轉(zhuǎn)，不過(guò)，提升其加工精度一直是擺在科研人員面前的一道難題?！案卑椎卣f(shuō)，我們希望升級(jí)高性能n型材料的摻雜技術(shù)，從而大幅提升材料加工的調(diào)控效率和電導(dǎo)率?！?/p>

他提到的技術(shù)，是通過(guò)摻雜劑跟有機(jī)半導(dǎo)體間的反應(yīng)，注入額外的自由電子，構(gòu)建互補(bǔ)電路，提高器件性能。歷時(shí)10年，裴堅(jiān)帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)先后研制出兩代摻雜技術(shù)，最終實(shí)現(xiàn)有機(jī)高分子半導(dǎo)體摻雜過(guò)程的精準(zhǔn)可控，電導(dǎo)率提升最高可達(dá)9個(gè)數(shù)量級(jí)。

團(tuán)隊(duì)成員、博士生王馨怡說(shuō)，這種操作精度可以達(dá)到1微米以內(nèi)，已經(jīng)接近有機(jī)集成電路工業(yè)最尖端的制程水平。“操作過(guò)程像是拿著一支激光筆，在柔性材料上寫字?！?/p>

該技術(shù)在10余種典型有機(jī)高分子半導(dǎo)體中成功應(yīng)用，電導(dǎo)率普遍提升6個(gè)數(shù)量級(jí)，拓展了有機(jī)高分子半導(dǎo)體材料的應(yīng)用場(chǎng)景。此外，該技術(shù)還與現(xiàn)有半導(dǎo)體工業(yè)的光刻流程高度兼容，可以為高性能有機(jī)集成電路的構(gòu)建提供關(guān)鍵支撐，具備重要的工藝可行性與產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化潛力。

裴堅(jiān)說(shuō)，該成果為有機(jī)集成電路微型化與高密度集成提供了關(guān)鍵技術(shù)支撐，有望推動(dòng)柔性顯示分辨率升級(jí)，助力提升智能傳感芯片靈敏度，加速有機(jī)集成電路的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

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