液态半导体材料与工艺正在打开产业化和加速创新的大门

上网时间: 2014年07月14日? 作者:北京华兴万邦管理咨询有限公司首席分析师 Sunray Liu? 我来评论 【字号: ? ?小】

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随着材料技术和加工工艺的成熟,采用涂布(coating)工艺和半导体油墨或浆料,在玻璃等各种基板上制作高精度的薄膜晶体管(TFT)已经进入产业化初期。该技术将比传统半导体工艺的溅射或者扩散方法更方便和更容易地制作晶体管,将因不需要复杂的真空设备和准备时间而大幅度减少资本支出和提升生产效率。同时还因为可以采用更多样化的材料配方和器件结构,以及可通往可印刷半导体技术,故具有广阔的前景。

在业内研究机构和企业的推动下,这种液态电子技术目前已经进入早期商用,被用于制作平板显示器件背板上的TFT晶体管阵列、新型触控器件、传感器和柔性电子技术等等应用。为此,北京华兴万邦首席分析师Sunray Liu走访了全球液态电子材料和工艺领先供应商Evonik Industries AG,并深入其实验室和工厂了解和学习了采用液态技术来制作薄膜晶体管的过程和应用。

特有的创新机制推动液态电子技术的产业化

Evonik Industries AG在国内也被称为赢创工业股份有限公司,它是德国第三大化工公司,专注于研究生产各种特色化工产品。该公司研发中心位于德国马尔(Marl)市,2013年营业收入为127亿欧元。该公司拥有独特的创新之道,一是对公司认定的未来科技可以进行长期大规模投入;二是通过不断的兼并收购,整合各种新技术资源;第三该公司有一套独特的孵化机制,为内部技术创新组织设立了从内部“孵化中心”到“应用中心”再到业务单元的全方位创新支持系统。

而这种可大规模产业化制作薄膜晶体管的电子油墨和相关工艺就是Evonik持续投资10年研发出来的成果。2004年,Ralf Anselmann博士离开Merck公司加入了Evonik,带领团队在Evonik内部建立了“纳米电子——科学到业务孵化中心(Science-to-Business Center Nanotronics)”,该中心专注于研发可印刷电子技术、低成本柔性太阳能电池、透明导电薄膜以及智能涂布技术等项目。

液态半导体材料与工艺正在打开产业化和加速创新的大门_《国际电子商情》图一:Evonik涂布与添加剂事业部电子解决方案副总裁Ralf Anselmann博士_1
图一:Evonik涂布与添加剂事业部电子解决方案副总裁Ralf Anselmann博士

相关研发工作进展顺利,于是在2012年上半年,Anselmann博士又带着其20多人的团队从科学到业务孵化中心“毕业”,进入Evonik的涂布与添加剂事业部,成为了公司业务单元的一个部分而开始产品化和市场化的工作。团队的研发工作重点也加上了各种应用工艺和材料的研发,Anselmann博士的身份也从科学家转为涂布与添加剂事业部负责电子解决方案的副总裁,开始了全球首批液态电子材料与工艺的产业化进程。

2013年,Evonik在当年的国际显示器大会(IDW 13)上发布了一整套品牌名为iXsenic的全新金属氧化物半导体油墨、以及相关的液态电子加工工艺,并展示了全球第一款背板驱动电路采用半导体油墨制造的4吋QVGA主动式有机发光二极管(AMOLED)显示屏,同时也有台湾平板显示厂商展示了基于该技术的先期产品,这代表了iXsenic的液态半导体技术开始进入商用期。

iXsenic系列材料和工艺可以帮助电子器件制造商开发各种薄膜晶体管(TFT),可用于液晶显示(LCD)、有机发光二极管(OLED)、柔性显示器、触控面板和其他印刷电子产品。现在iXsenic系列材料已可实现薄膜晶体管和其他薄膜器件的半导体层(iXsenic S)、钝化层(iXsenic PV)、介电层(iXsenic D)和刻蚀阻挡层(iXsenic ES),以及黑色矩阵油墨(iXsenic BM)。由这些材料制作成的TFT拥有优异的性能,如Evonik已经可量产的iXsenic S的电荷载流子迁移率在通常情况下可达到15cm ^2 /Vs,在理想的条件下可到达60cm ^2 /Vs。

液态半导体材料与工艺正在打开产业化和加速创新的大门_《国际电子商情》图二:采用Evonik的iXsenic系列材料制作的薄膜晶体管分层结构_2
图二:采用Evonik的iXsenic系列材料制作的薄膜晶体管分层结构

第2页:液态半导体材料和工艺的优势与应用

第3页:未来更多的创新与应用

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