有機電子技術研發取得新突破

可導電的塑料將可催生更便宜、更薄也更具可撓性的電子組件，而這種技術已經運用在部分電子產品上，例如Sony在今年夏天推出的隨身聽與Microsoft近日推出的Zune HD音樂播放機，都配備了OLED顯示器。

不過到目前為止，用有機材料所制造的電路只能允許一種類型(正或負)電荷通過；而美國華盛頓大學(University of Washington)最近發表的研究成果，則是讓有機電子組件能同時傳遞正負電荷。

“有機半導體技術發展20年來的一個重大障礙，是很難讓電子通過。”華盛頓大學化工系教授Samson Jenekhe表示：“現在已有聚合物半導體能同時傳遞正負電荷，并因此拓展了可用的解決方案；這將會改變我們制造各種東西的方式。”

與 Jenekhe一同發表上述成果的，還包括研究所學生Felix Kim、Xugang Guo，以及肯塔基大學(Mark Watson)副教授Mark Watson；該研究是由美國國家科學基金會(NSF)、美國能源部以及福特基金會(Ford Foundation)所贊助。

Jenekhe表示，美國硅谷(Silicon Valley)之所以名之為“硅”，是因為這種材料目前是電子產業的基石；但是硅價格昂貴，需要搭配高成本的制造技術，其剛性晶體(rigid crystal)結構也讓t產出組件無法撓曲彎折。

約在30年前，科學家就已發現有某些塑料或是聚合物能導電；而從那時候起，研究人員就致力使那些材料更具效益。現在，有機電子或是以碳為基礎的電子組件已經可以用在筆記型計算機、車用音響以及MP3播放機等產品上。

但現今的有機半導體最主要的缺點，就是主要只能傳遞負電荷──又稱電洞(hole)，因為負電荷的移動范圍實際上是缺少電子的地方；在最近十年，有少數新開發的有機電子材料則是只能傳遞正電荷(電子)。

因此可用的有機電路制造方法，其實是緊密地將兩層復雜的電路圖案疊在一起；其中一層傳遞電子，另一層傳遞電洞。“因為目前的有機半導體有這樣的限制，要運用就得想辦法進行補償，也導致各種復雜的制程與困難。”Jenekhe表示。

Jenekhe 的實驗室在可傳遞電子的有機半導體技術上已有超過十年的經驗；近年其研究團隊開發了一種具備施體(donor)與受體(acceptor)的聚合物，并仔 細地調整了這兩個部份的強度。他們并與Watson的實驗室合作開發出了一種能同時傳遞正負電荷的有機分子。

“我們的研究成果是不再需要使用兩種不同的有機半導體；”Jenekhe表示：“只要用一種材料就能制造電路。”這種新材料能簡化有機晶體管以及其它數據處理裝置的制造，采用類似現在非有機電子的制造方法。

據了解，該研究團隊已經使用新材料，透過與硅晶體管相同的設計模式制造出有機晶體管，且產出成果能同時讓正負電荷快速通過。Jenekhe并表示，他們的成果是目前單元素有機聚合物半導體中表現最好的，電子移動速度比其它聚合物晶體管快了5~8倍。

此外他們所制造的、一組包含2個以上整合組件的電路，所產生的電壓增益(voltage gain)也比現有聚合物電路的表現高了2~5倍。“我們期望這個解決方案能被人們采用，并且也將相關技術分享大眾。”Jenekhe表示；新技術的白皮書可由此下載。