天下首创天然双极结型晶体管(BJT)—打破Ghz! 天然晶体管能腾飞吗?

泉源：EETOP编译整理自allaboutcircuits

链接：https://www.allaboutcircuits.com/news/worlds-first-organic-bipolar-junction-transistors-could-organic-bipolar-transistors-get-more-mainstream/

将电子产物更无缝地融入我们生存的愿望引发了人们对柔性电子产物范畴的兴致。柔性体现器和嵌入衣服或人体的电子产物等用例越来越受接待，要完成它们必要对传统电子产物举行新的实验。完成柔性电子产物的一种有出路的武艺是天然晶体管。

天然晶体管柔性体现器的一个例子

上周，德累斯顿大学的研讨职员公布初次展现天然BJT(双极结型晶体管)，这在天然电子范畴惹起了惊动。

在本文中，我们将讨论天然晶体管、它们面临的挑唆以及德累斯顿产业大学的新研讨。

什么是天然半导体？

完成高度柔性电子产物的一种有出路的武艺是天然晶体管。

天然晶体管是由天然半导体质料制成的晶体管器件，这意味着它们主要由碳和氢原子构成。由天然质料制成的天然半导体与传统电子产物比拟具有多种上风。

天然电子产物的主要优点之一是它们与简便的制造武艺兼容，与硅电子产物比拟，这些武艺可以在相对较低的温度下举行。最紧张的是，天然半导体可以提供令人印象深入的一些质料特性，比如高机器柔韧性、更高的天然品貌和更低的本钱。由于这种特性的团结，天然半导体可以印刷到塑料、衣服乃至人体等柔性基板上。

一切这些都招致天然半导体被以为是将来创造柔性电子产物的紧张组件。如今，天然 LED (OLED) 体现器是天然半导体最受接待的使用，与传统 LED 体现器比拟，它提供了更高的图像质量和更薄的计划。

天然晶体管的挑唆

只管天然半导体已在体现武艺中取得使用，但到现在为止，经过该武艺完成的唯一晶体管是以天然场效应晶体管 (OFET)的情势显现的。只管 OFET 自初次创建以来的几十年中取得了长足的提高，但仍有一些挑唆拦阻了它们的主流接纳。

OFET的布局

一个挑唆是天然质料传统上是绝缘体，这意味着天然晶体管的电荷载流子迁徙率屡屡比硅晶体管低得多。该属性与大的堆叠电容和交往电阻相团结，终极限定了 OFET 可以运转的速率、功率听从和频率范围。

迄今为止，大大多研讨只报道过在中低兆赫范围内事情的 OFET，该频率范围限定了其广泛的使用。

抱负情况下，我们将拥有同时提供低电容和交往电阻的天然晶体管，从而完成更高的功能和更好的频率呼应。为此，OBJT不休备受追捧，但尚未完成，由于它们依托于准确掺杂的下层，给制形成带来挑唆。

天下首创天然BJT

上周，来自德累斯顿产业大学的研讨职员公布他们创造出了天下上第一个高效的 OBJT，从而在该范畴惹起了惊动。

正如他们在Nature上的论文中所形貌的那样，研讨职员经过开发基于 n 型和 p 型掺杂红荧烯晶体薄膜的装备来处理 OBJT 面临的制造挑唆。

在形貌他们的历程时，他们起首经过真空堆积在基板上堆积一层薄薄的无定形红荧烯，然后在氮气氛中对红荧烯举行退火以开头晶体生长。与在炉子上生长的传统晶体比拟，这些晶体薄膜是直接在基板外表制成的，这有利于大范围消费。

天然BJT的布局

这项武艺的后果十分积极，由于研讨职员可以同时举行 n 型和 p 型掺杂，并提供厚度约为 1 μm 和约 3 cm 2 V-1 s-1 的高垂直迁徙率的晶体管.

后果是完成了 1.6 GHz 的单位增益频率的 OBJT，标志着第一个到达千兆赫兹频率范围的天然晶体管。

研讨职员对他们的后果表现赞赏，称他们的 OBJT 是朝着柔性电子将来的超快速天然晶体管的告捷商业化和消费迈出的一大步。看看这项武艺将怎样随着这一壮举的完成而取得历程将会很幽默。