科技日報記者 劉霞
美國杜克大學科學家在亞微米尺度上，通過打印技術制造出功能完備的晶體管。這些碳基晶體管不僅性能媲美行業標準，更具備完全可回收的特性。該突破有望對市值超過1500億美元的電子顯示器行業產生深遠影響，同時也為環境保護帶來積極貢獻。相關研究成果發表于新一期《自然·電子學》雜志。
幾年前，該團隊曾開發出全球首款可完全回收的打印電子產品。然而，受限于當時的氣溶膠噴射打印技術，圖案尺寸無法小于10微米，大大限制了其在消費電子領域的應用潛力。
新研究中，團隊跨越了這一尺寸障礙。他們開發出一套“高精度毛細管打印”系統，可以利用表面張力，從微米級移液管中精準抽取微量打印油墨。
研究團隊展示了這種新型油墨與打印系統結合，打印出數十微米長的圖案，并形成整齊一致的亞微米級間隙，隨后無需化學改性或物理處理，即可制造出碳基薄膜晶體管（TFT）。
這種制造方法可利用碳納米管、石墨烯和納米纖維素等不同油墨，在硅、玻璃甚至紙張等不同類型基材上制造各種薄膜晶體管器件架構。盡管該技術尚無法取代硅基高性能計算機芯片，但它有望在芯片中集成更多傳感器以提高精度。由于這類晶體管是所有平板顯示器背板控制的核心元件，在電子顯示器領域，這項技術可能帶來顛覆性變革。
全球每塊電子顯示器都包含一個龐大的微型薄膜晶體管陣列，用以控制每個像素。有機發光二極管（OLED）顯示器需要至少兩個晶體管控制每個像素，新型亞微米打印TFT的性能已接近驅動OLED顯示器的要求。
除完全可回收之外，這種打印工藝比傳統TFT制造方法更節能，溫室氣體排放也更少。
