图形摘要。credit:DOI:10.1021/acsaelm . 1c 00997技术专家设想了一个电子互联的未来，这将依赖于廉价、轻便、灵活的设备。因此，有必要努力优化这些电子器件所需的半导体材料。筑波大学的研究人员报道了一种在塑料衬底上的创纪录的锗薄膜，它提供了灵活性而不影响性能。他们的发现发表在美国计算机学会应用电子材料杂志上。Ge是晶体管中常用的半导体，因为它具有高电荷载流子迁移率(电荷载流子指的是穿过材料的电子和电子空穴)。Ge也可以在~500摄氏度的相对较低的温度下加工，并且具有较低的杨氏模量，这意味着它是硅等常用材料的更软替代品。
锗薄膜可以用固相结晶技术生长。这些薄膜是多晶的，这意味着它们由许多锗晶体组成。一般来说，较大的晶体导致较大的载流子迁移率，因为较大的晶体形成较少的阻碍电流的晶界。因此，最近晶粒尺寸的增加导致了在诸如玻璃的刚性衬底上的有效锗薄膜晶体管。
然而，许多用于引入柔性的塑料衬底不耐400摄氏度以上的温度，这使得难以生长具有适当载流子迁移率的高质量晶体。
现在，研究人员使用了一种聚酰亚胺薄膜，可以承受高达500摄氏度的温度。这允许对fil ms进行后退火处理，意味着晶体质量不会因灵活性而受到影响。
“我们直接在柔性聚酰亚胺上生长了一层GeOx，然后在上面生长了锗薄膜，”该研究的主要作者Kaoru Toko教授解释说。“从GeOx层扩散到锗中的氧有助于获得大晶体。我们发现锗结晶度受锗层厚度和锗层生长温度的影响
在这项研究中，观察到的最大锗晶体直径约为13米，生长在375摄氏度的100纳米厚的GeOx层上。大晶粒尺寸导致薄膜具有690 cm2 v1 S1的空穴迁移率，这是迄今为止报道的绝缘衬底上半导体的最高值。
“我们破纪录的电影是晶体管技术向前迈出的重要一步，”Toko教授说。“它的高性能，加上它的灵活性、可负担性和便携性，使它非常适合可穿戴电子等新型灵活设备的开发，以支持未来的数字计划，如物联网。”
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