高效有机双极晶体管的成功演示

德国科学家在最新一期《自然》杂志上发表论文称，他们首次成功演示了一种高效的有机双极晶体管。关键是使用高度有序的薄有机层。新晶体管的运行速度远高于之前的有机晶体管，为有机电子开辟了新的前景，有望在医疗领域大显身手。

1947年，贝尔实验室的威廉肖克利、约翰巴丁和沃尔特布莱顿发明了晶体管，开启了微电子时代，彻底改变了人们的生活。随后，第一个所谓的双极晶体管问世，正负电荷载流子对电流传输有贡献；接下来，单极场效应晶体管研制成功。

晶体管的性能与日俱增，大大加快了数据处理速度。然而，这些晶体管相对较硬，因此不适合开发新的柔性电子元件，如可折叠电视显示器或医疗仪器。对于这样的应用，由有机材料或碳基半导体制成的晶体管近年来吸引了很多关注。早在1986年，科学家就发明了有机场效应晶体管，但其性能仍远远落后于硅元件。

现在，由德累斯顿大学研究人员领导的研究小组首次成功展示了一种有机高效的双极晶体管。关键是使用高度有序的薄有机层。新晶体管的运行速度比以前的有机晶体管及其组件快很多倍(即每秒十亿次以上的开关操作)。

研究人员解释说，开发第一个有机双极晶体管是一个巨大的挑战，因为他们必须创造出高质量的新层和结构。经过20年的努力，这种新型的有机双极晶体管为有机电子学开辟了新的前景，有望提高数据处理和传输的效率，在许多领域大显身手。“例如，可以想象的未来应用是配备传感器的智能贴片，它可以处理传感器内部的数据，并与外部进行无线通信。”记者刘霞

随着集成电路向纳米尺度发展，传统的晶体管技术已经触及“天花板”。下一个出口在哪里？科学家和工程师近年来一直在不断探索和追求。集成电路领域有句话叫“一代材料，一代器件”。用新材料取代传统的硅基材料是个好主意。一种方案是利用二维材料的独特优势，使电子元器件的性能发生质的飞跃，从而打破摩尔定律的限制；另一种方案是使用有机材料，或者有机材料和无机材料混合使用，取长补短。无论哪种方式，晶体管的“天花板”都是暂时的，最终会在迭代升级中被打破。