彈性夾層半導體問世　一腳跨入電子系統下一世代

編譯／高晟鈞

在跨入到下一代的人機介面、人造皮膚與智能醫療保健等電子系統，存在著一個巨大的鴻溝難以跨越──全彈性的半導體。

我們都知道，半導體大多是脆弱、易碎且不具備伸縮特性的。而全彈性半導體卻要求每個組件都具有靈活性、可拉伸性以推動該領域更接近完全靈活的電子系統。而近期，來自賓夕法尼亞州立大學的Dorothy Quiggle教授與Cunjian Yu研究員表示，他們開發了一種特殊的方法，可以實現真正彈性的電子系統。

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「集成電路對於電腦、電話等技術至關重要，這種技術的核心材料需要彈性的半導體，而他通常是p型的，也就是利用代正電的可移動孔來導電。然而，互補的集成電子、光電子、pn結器件和許多其他器件也需要n型半導體。」Cunjian說道。

N型半導體主要通過攜帶電荷的負電子來導電，與p型半導體結合，它們可以充當開關，電流沿一個方向流動。然而，他們通常不具備任何的延展性，需要透過特殊的方法來實現完全可發身的半導體晶體管與電路。

為了解決這個問題，研究人員將n型半導體夾在兩種稱為彈性體（Elastomers）的橡膠材料之間，一種可以在不斷拉伸後恢復原狀的聚合物。該團隊對此進行了一系列的壓力與穩定性測試。他們發現，即使在任一方向對彈性晶體管拉伸超過50%，它依舊可以保持穩定的器件性能，並且可以在超過100天的時間內長期穩定運作。

這種穩定運作對於n型半導體特別重要，因為n型半導體容易受環境中的氧氣和濕氣影響，導致其效率下降。而當半導體夾在彈性體之間時，可以有效密封元件，避免半導體與周遭環境接觸過多。另外，這種堆疊結構也抑制了n型半導體中微裂紋的形成。這種微裂紋是n型半導體拉神時所出現的微小結構缺陷，會降低性能並導致機械故障。

目前，團隊將致力於提高材料的性能並不斷優化配置，以進一步降低微裂紋的密度。
資料來源:TechXplore

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