低成本有機半導體將取代矽元件？

加拿大麥基爾大學(McGill Universtiy)的研究人員近來宣佈一項技術突破，號稱可大幅縮小有機半導體元件與矽晶片之間的性能差距。與矽材料相較，有機半導體可採用較簡易的低溫製程生產，所產出的元件不但成本比較低，並具備高度可調諧特性(tunable properties)；但遺憾的是，有機材料的載子遷移率(carrier mobility)較差，使得其性能比傳統的無機半導體元件差了一大截，幅度超過千倍。
而麥基爾大學的研究人員最近示範了一種能縮小有機半導體與無機材料之間性能差距的方法，是透過由下而上的自動組裝(bottom-up self-assembly)技術，複製有機半導體的高度秩序化(highly ordered)奈米結構。
麥基爾大學教授Dmitrii Perepichkal表示：「我們的研究成果是取一種完美有序的無機材料晶體──在這裡是單晶銅──然後將其秩序轉化到一個有機層中；」他是與法國國家科學研究院(Institut national de la recherche scientifique)教授Federico Rosei一同進行上述研究。
「具體來說，我們成功展示了一種最重要的有機導電高分子聚合物── PEDOT (polyethylenedioxythiophene)──的完美秩序化陣列；」Perepichkal表示。

複製無機銅晶體排列秩序、以5奈米解析度所製作的高分子聚合物

研究人員透過複製已經具備完美晶體結構的銅薄膜，利用簡易的低溫沉積技術讓單體(monomer，聚合物的成分)自動在無機材料上組裝成聚合物。「當這些小小的單分子觸及晶體的表面，它們就會以該晶體本身的排列模式聚合成最後的聚合物陣列。」Perepichkal指出。
利用該結晶化PEDOT單層膜(monolayers)所製作的有機電晶體，在尺寸上可望比目前的半導體元件小十倍、但性能則可媲美諸如矽等無機材料。
這項研究目前還在早期階段，但研究人員表示該技術最終可適用各種有機半導體元件的生產，應用範圍包括大尺寸電腦顯示器，以及高效益、廉價的塑膠太陽能電池。而研究人員的下一步是將目前以1D方式(單層膜)呈現的成果，進展到傳統晶片製造所使用的2D架構。
(參考原文： Low-cost organic semiconductors said to rival silicon，by R. Colin Johnson

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