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半導體是生活中不可或缺的產(chǎn)品，可用于智能手機、電腦和車輛等。然而，在半導體的制造過程中，所產(chǎn)生的溫室氣體和廢料日益增多，從而引起嚴重的環(huán)境問題。據(jù)外媒報道，為了解決這一問題，浦項科技大學（POSTECH）的研究人員通過一種簡單的熱蒸鍍工藝（thermal evaporation）開發(fā)了高性能的n型Bi2S3半導體和p型Te半導體。
圖片來源：浦項科技大學
采用目前生產(chǎn)第八代大面積OLED（2200?×?2500?mm）的熱蒸鍍工藝，可以實現(xiàn)大面積制造，而且成本低，具有環(huán)保性。這些材料有望用于有機發(fā)光二極管（OLED）顯示驅(qū)動電路和各種半導體電路。
LTPO驅(qū)動電路是低溫多晶硅和氧化物半導體的組合，目前用作OLED顯示器的驅(qū)動電路，由于功耗低，具有延長移動設(shè)備電池壽命的優(yōu)勢，但制造工藝復雜且成本高。為了滿足日益增長的環(huán)境、社會和治理（ESG）需求，研究人員致力于開發(fā)更加簡單、更環(huán)保的半導體制造工藝，以減少能耗。
該團隊使用一種類似于石墨烯的二維材料——硫族元素（指硫、硒和碲）。向這些元素中添加過渡金屬而制成的化合物，同時具有導體和半導體的性質(zhì)。研究人員沒有使用傳統(tǒng)工藝，而是通過熱蒸鍍工藝，利用Bi2S3來制造半導體薄膜。在此過程中，材料在高真空中熱蒸發(fā)，所產(chǎn)生的蒸汽會附著在板上。通過簡單的熱處理來控制電荷數(shù)量，可以在不摻雜的情況下隨意制造半導體和導體，被認為是本研究的核心專有技術(shù)。
基于該工藝，研究人員制得高性能n型薄膜晶體管，并以同樣的方法成功開發(fā)了Te高性能p型半導體。此外，將這種晶體管和電子電路制造工藝，添加到標準的OLED制造過程，則可以實現(xiàn)一步制造。這種方法將有助于顯著降低制造OLED的成本，目前成本高被認為是該技術(shù)的缺點之一，特別是可以利用現(xiàn)有的OLED熱蒸鍍設(shè)備而無需準備新設(shè)備，從而降低工藝所需的預算和制造成本。
研究負責人Yong-Young Noh教授表示：“這項研究中使用的Bi2S3和Te是非常有吸引力的材料，通過簡單的熱處理過程，可以從導體過渡為半導體。這項研究通過簡單的熱蒸鍍工藝，成功實現(xiàn)了晶片級n型和p型晶體管，以及結(jié)合這兩種晶體管的互補逆變電路?！?/p>
研究人員表示，這項研究有望促進各類使用硫化物半導體器件的研究，以及相關(guān)技術(shù)的商業(yè)化。
