量子点晶体管创造了一种可打印的电子产品

通过沉积金(Au)和铟(In)触点，研究人员在同一基片上创造了两种关键类型的量子点晶体管，为一系列创新电子产品打开了大门。

资料来源:洛斯阿拉莫斯国家实验室

这项创新为复杂的电子器件提供了一种成本更低、制造更友好的方法，这些器件可以通过简单的、基于解决方案的技术在化学实验室中制造，并为许多创新器件提供长期寻求的组件。“基于无毒的电子设备的新方法的潜在应用量子点包括可打印电路、柔性显示器、"诊断,可穿戴设备医学测试聪明植入物,生物识别技术洛斯阿拉莫斯研究半导体纳米晶体的物理学家维克多·克里莫夫(Victor Klimov)说。

几十年来,微电子学依赖于在特别创造的洁净室环境中处理的超高纯度硅。最近，硅基微电子学受到了几种替代技术的挑战，这些技术允许在无尘室外通过廉价、容易获得的化学技术制造复杂的电子电路。用化学方法在不那么严格的环境中制成的胶体半导体纳米粒子就是这样一种新兴技术。由于这些粒子体积小，性质独特，直接受量子力学控制，因此被称为量子点。

一种胶体量子Dot由一个覆盖着有机分子的半导体核心组成。由于这种混合性质，他们结合了众所周知的传统半导体的优点和分子系统的化学通用性。这些特性对于实现新型柔性电子电路很有吸引力，这种电路几乎可以印在任何表面，包括塑料、纸张甚至人类皮肤上。这种能力可以使许多领域受益，包括消费电子、安全、数字标牌和医疗诊断。

电子电路的一个关键元件是晶体管，它起电流开关的作用，由外加电压激活。通常晶体管是成对的n型和p型器件，它们分别控制负电荷和正电荷的流动。这对互补晶体管是现代CMOS(互补金属氧化物半导体)技术的基石，它使微处理器、存储芯片、图像传感器和其他电子设备得以实现。

第一个量子点晶体管是在大约20年前演示的。然而，在同一量子点层中集成互补的n型和p型器件仍然是一个长期的挑战。此外，这一领域的大部分努力都集中在基于铅和镉的纳米晶体上。这些元素是剧毒的重金属，这极大地限制了演示设备的实际用途。

研究人员已经证明，通过使用不含重金属的硒化铜铟(CuInSe2)量子点，他们能够解决毒性问题，同时在同一量子点层实现n-和p-晶体管的直接集成。为了证明这种方法的实用性，他们创造了执行逻辑运算的功能电路。

Klimov和同事们在他们的新论文中提出的创新使他们能够通过应用两种不同类型的金属触点(分别是金和铟)来定义p型和n型晶体管。他们通过在预先设计好的触点上沉积一层普通的量子点层来完成这个装置。Klimov说:“这种方法可以直接将任意数量的互补p型和n型晶体管集成到同一个量子点层中，通过标准的自旋涂层制成连续的、无图案的薄膜。”

这项研究发表在自然通讯．