OTFT：材料供應(yīng)鏈建設(shè)是重頭戲

作者：中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所研究員 閆東航

有機(jī)TFT全稱為有機(jī)薄膜晶體管(OTFT，Organic thin-film transistor)，它的作用與現(xiàn)有的TFT相同，是一類基本的電子開關(guān)元件(或邏輯元件)，不同的是核心材料采用了有機(jī)半導(dǎo)體。有機(jī)半導(dǎo)體就是我們熟悉的塑料和衣服上的顏料，加工條件要求比較低，一般在200℃以下，可以在現(xiàn)有顯示技術(shù)采用的特殊玻璃上加工，也可以在廉價(jià)的塑料上加工?？梢哉f，有機(jī)TFT技術(shù)是低功耗和環(huán)境友好的技術(shù)，是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的一個(gè)必然趨勢。

　塑料芯片和有源矩陣平板顯示
是近期目標(biāo)

　有機(jī)TFT在上世紀(jì)80年代中期開始出現(xiàn)，在國際上受到重視，并迅速發(fā)展。一個(gè)衡量半導(dǎo)體應(yīng)用范圍的重要指標(biāo)載流子遷移率在近20年時(shí)間里平均每兩年約提高10倍，目前已經(jīng)達(dá)到現(xiàn)有商業(yè)上廣泛使用的非晶硅水平。

從長遠(yuǎn)發(fā)展看，有機(jī)TFT有可能成為微電子技術(shù)發(fā)展到未來納米電子技術(shù)和分子電子技術(shù)時(shí)代的關(guān)鍵元件，近期則還是以發(fā)展有機(jī)固體電子技術(shù)和微電子技術(shù)為主的發(fā)展趨勢，主要目標(biāo)是廉價(jià)的塑料芯片和有源矩陣平板顯示技術(shù)。

塑料芯片技術(shù)的主要應(yīng)用目標(biāo)是發(fā)展無線射頻識(shí)別標(biāo)簽(也稱電子標(biāo)簽)，面向超市和物流等廉價(jià)商品的識(shí)別。近年來專業(yè)的技術(shù)公司如英國的PlasticLogic、德國的PolyIC和美國的OrganicID已經(jīng)在國際上相繼出現(xiàn)，它們的第一個(gè)商業(yè)目標(biāo)是13.56兆赫的塑料集成電路(有機(jī)電子標(biāo)簽)。最近報(bào)道PlasticLogic獲得1億美元的融資今年建廠生產(chǎn)塑料芯片，股東包括全球最大的芯片企業(yè)英特爾和全球最大的化工集團(tuán)巴斯夫。塑料芯片價(jià)格預(yù)期比普通芯片降低90%，雖然不能對(duì)現(xiàn)有上千億美元市場的芯片產(chǎn)業(yè)構(gòu)成威脅，但至少是芯片技術(shù)的一個(gè)重要發(fā)展方向。

　采用有機(jī)TFT的有源矩陣平板顯示技術(shù)近期主要應(yīng)用目標(biāo)是近700億美元的液晶顯示(OTFT-LCD)和新型的靜態(tài)電子油墨顯示(OTFT-E ink)，主要驅(qū)動(dòng)力是降低TFT基板的成本。中長期目標(biāo)是與我們友好的柔性顯示，包括液晶顯示(OTFT-LCD)、電子油墨顯示(OTFT-E ink)和完美的有機(jī)發(fā)光顯示(OTFT-OLED和OTFT-PLED)等。荷蘭飛利浦、美國朗訊和3M、韓國三星、日本索尼等很多國際公司的參與，極大地推動(dòng)了這個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展，雖然目前尚未有專業(yè)的技術(shù)公司出現(xiàn)，但是技術(shù)成熟度已經(jīng)發(fā)展到產(chǎn)業(yè)技術(shù)攻關(guān)階段。

　兩種技術(shù)路線各有所長
　自主技術(shù)開拓發(fā)展空間

有機(jī)TFT技術(shù)屬于技術(shù)先導(dǎo)性質(zhì)的前沿研究領(lǐng)域，發(fā)展初期相關(guān)的基本理論、器件結(jié)構(gòu)、材料和加工方法尚未明確，使得研發(fā)投入很少的機(jī)構(gòu)也有可能突破關(guān)鍵技術(shù)，與具有強(qiáng)大研發(fā)實(shí)力的國際公司進(jìn)行競爭，也就是說近十幾年是有機(jī)TFT技術(shù)發(fā)展的歷史機(jī)遇期。

　這期間國內(nèi)中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所、中國科學(xué)院化學(xué)研究所和清華大學(xué)等研究單位及時(shí)獲得國家自然科學(xué)基金委員會(huì)、科技部和主管部門等的資助，開展了針對(duì)性的研究與開發(fā)，并成功獲得具有特色的系統(tǒng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)，為我國這一領(lǐng)域技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展開拓出空間。<BR>目前國際上有機(jī)TFT技術(shù)主要有兩條發(fā)展路線，一條是與現(xiàn)有TFT技術(shù)兼容的路線，另一條是全新的印刷和打印路線。第一條路線的主要優(yōu)點(diǎn)是器件的綜合性能指標(biāo)比較高，有很多現(xiàn)有技術(shù)可以借鑒，技術(shù)成熟快，成本和生產(chǎn)效率與現(xiàn)有TFT技術(shù)比較有顯著進(jìn)步。第二條路線的主要優(yōu)點(diǎn)是特別廉價(jià)、生產(chǎn)效率也高，但是器件的綜合性能指標(biāo)偏低，很多新的加工方法和加工設(shè)備需要開發(fā)，技術(shù)成熟需要更長的時(shí)間。根據(jù)應(yīng)用目標(biāo)的技術(shù)要求，目前國際上面向高端的有機(jī)TFT顯示技術(shù)發(fā)展主要是采用第一條技術(shù)路線，而面向低端的塑料芯片技術(shù)發(fā)展主要是采用第二條技術(shù)路線。

進(jìn)入技術(shù)攻關(guān)階段
產(chǎn)業(yè)化還有距離

　與現(xiàn)有TFT技術(shù)類似，有機(jī)TFT技術(shù)主要涉及支撐的基板、導(dǎo)電的金屬電極、絕緣柵、有機(jī)半導(dǎo)體、封裝等多種材料和復(fù)雜的微加工技術(shù)。對(duì)于柔性技術(shù)，彎曲情況下由這些材料構(gòu)成的器件要穩(wěn)定工作，因此一些看起來成熟的現(xiàn)有技術(shù)都需要重新開發(fā)。例如，在凸出和凹下等不同彎曲情況下器件是否正常工作，金屬電極是否能經(jīng)得住反復(fù)的彎曲等。

　有機(jī)TFT技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到產(chǎn)業(yè)技術(shù)攻關(guān)階段，真正實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化還有一段路要走。首先，有機(jī)TFT技術(shù)尚有不成熟之處。例如，還沒有通過中試實(shí)驗(yàn)，生產(chǎn)線設(shè)計(jì)需要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持。這也需要有興趣的企業(yè)把目光看得更長遠(yuǎn)些，早一些投入。

　其次，有機(jī)TFT技術(shù)與現(xiàn)有TFT技術(shù)所用的材料有很大的差異，需要建設(shè)有市場競爭力的材料供應(yīng)鏈。

　第三，有機(jī)TFT技術(shù)是新技術(shù)，如何與現(xiàn)有TFT技術(shù)之間平衡發(fā)展不可避免地會(huì)出現(xiàn)理解的差異。技術(shù)發(fā)展是一個(gè)長期的任務(wù)，不能簡單化，要有耐心，要客觀對(duì)待，面向發(fā)展給予多方面的持續(xù)支持。