亚微米级碳纳米管晶体管的毛细流动打印技术

《Nature Electronics》：Capillary flow printing of submicrometre carbon nanotube transistors

毛细流印刷技术无需化学处理或物理后处理即可制造亚微米碳纳米管薄膜晶体管，在硅、 Kapton 和纸上实现导电、半导体和绝缘墨水的印刷，并成功制备多种晶体管结构。器件在Si/SiO2背门下on电流达1.12 mA/mm，在Kapton侧门离子凝胶下为490 μA/mm，且Kapton基材器件具备机械弯曲和扫描速率适应性，适用于柔性电子领域。

　　

摘要

印刷晶体管具有广泛的应用前景，但印刷技术的分辨率有限（10–30微米），这一直是其实用性和可扩展性的障碍。虽然此前已经实现了亚微米级的通道长度，但这需要化学处理或繁琐的后处理步骤，从而限制了其应用范围。本文展示了毛细流动印刷技术能够在不进行化学修饰或物理处理的情况下制造出亚微米级的碳纳米管薄膜晶体管。该方法可用于在多种基底（硅、Kapton和纸张）上打印导电、半导体和绝缘油墨，并可用于构建各种薄膜晶体管器件结构。在Si/SiO₂基底上，印刷的碳纳米管薄膜晶体管在反向栅极控制下的开态电流为1.12 mA/mm^?1；在Kapton基底上通过离子凝胶进行侧向栅极控制时，开态电流为490 μA/mm^?1。此外，我们还发现印刷在Kapton基底上的器件具有优异的机械柔韧性和抗弯曲性能，表明这些印刷器件在柔性应用领域具有巨大潜力。