【ZiDongHua 之自動(dòng)化學(xué)院派收錄關(guān)鍵詞： 清華大學(xué) 機(jī)械系 SEDA】
　　
　　清華大學(xué)機(jī)械工程系柴智敏課題組在基于表面能誘導(dǎo)定向組裝的電子器件微納制造領(lǐng)域取得進(jìn)展
　　
　　金屬氧化物薄膜晶體管（TFTs）因其在集成電路領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用而備受矚目。如何實(shí)現(xiàn)低成本且高精度的TFTs制造，已成為學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界共同關(guān)注的焦點(diǎn)。近日，清華大學(xué)機(jī)械工程系路新春教授團(tuán)隊(duì)柴智敏副教授在基于表面能誘導(dǎo)定向組裝的電子器件微納制造領(lǐng)域取得進(jìn)展。提出一種基于濕度控制的surface energy-directed assembly (SEDA) 工藝（圖1），全溶液制備了分辨率800 nm、線邊緣粗糙度16 nm的電子器件，邊緣粗糙度優(yōu)于目前印刷電子工藝兩個(gè)數(shù)量級(jí)，為微納制造開(kāi)辟了一條高分辨率、高形狀精度和低成本的新路徑。
 
　　
　　圖1 基于SEDA工藝制造高分辨率和高形狀精度金屬氧化物圖案
　　
　　研究發(fā)現(xiàn)SEDA過(guò)程中，液滴干燥時(shí)的環(huán)境濕度嚴(yán)重影響了圖案的保真度。在低濕度條件下，溶劑蒸發(fā)誘導(dǎo)的“咖啡環(huán)”效應(yīng)，有助于在液滴邊緣積累更多的溶質(zhì)，從而形成清晰、高保真的圖案。通過(guò)優(yōu)化SEDA工藝，不僅實(shí)現(xiàn)了單層金屬氧化物圖案加工，還實(shí)現(xiàn)了四層結(jié)構(gòu)圖案化制造。以氧化銦（In2O3）作為半導(dǎo)體溝道、氧化銦錫（ITO）作為源/漏極和柵極、以及氧化鋁（Al2O3）作為介電層的全溶液加工TFTs和基于TFTs的門電路（圖2），均實(shí)現(xiàn)了優(yōu)異的器件性能。
 
　　
　　圖2 使用SEDA工藝制造的全氧化物TFT邏輯門電路
　　
　　研究成果以“All-Solution-Processed Electronics with Sub-Microscale Resolution and Nanoscale Fidelity Fabricated Via a Humidity Controlled, Surface Energy-Directed Assembly Process”為題發(fā)表在ACS Nano期刊上。清華大學(xué)機(jī)械工程系路新春教授團(tuán)隊(duì)張經(jīng)緯、王廣基為論文共同第一作者，柴智敏副教授為論文的通訊作者。該工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金青年項(xiàng)目等項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)支持。
　　
　　論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.4c04936