科学家直接用激光在纸上打印硅

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荷兰代尔夫特科技大学的研究人员开发出一种方法，用单脉冲激光直接在衬底上将液态硅墨水打印成能用在电路中的多晶硅形式。之前衬底上打印硅墨水需要350摄氏度的温度进行热退火，这对于很多柔性材料来说都太热了。新方法完全可以绕过这一步，直接将液态硅转化成多晶硅。

“实际上非常简单。”领导这项研究的教授石原慎太郎说，“通过直接在富氧环境中将纸张刮涂液态聚硅烷，然后用准分子激光对涂层直接退火。”激光只持续十几纳秒，几乎不会对纸张本身产生什么影响。在测试导电性能的时候，石原慎太郎和同事发现，用激光打印的薄膜晶体管比传统多晶硅导体更具有灵活机动性。

由于快速、灵活的低功率晶体管生产成本非常低，所以这项成果最直接的应用是在可穿戴电子设备上。石原慎太郎认为，未来对提高包括非硅层在内的薄膜晶体管生产工艺的进一步研究将更具应用价值。“这一生产工艺可以扩大应用到生物医学传感器和太阳能电池领域，以及可拉伸、甚至可食用的电子产品中。”

纸上打印“多晶硅”工艺

荷兰科学家开发的印刷方法是：

（1）在没有氧气和水分的环境下，将“硅墨水”涂布到加热至80℃的基板上，硅墨水是将环戊硅烷（CPS，氢键合在硅的5节环上而形成）溶解在溶剂中制成的。

（2）在温度为100℃的环境下，照射波长为365nm的紫外线（UV），然后使CPS聚合形成聚硅烷。

（3）向聚硅烷层照射数十纳米的准分子镭射，变成多晶硅。上述包括TFT形成过程在内的程式的工艺温度不会超过150℃，可利用更多的柔性基板。

     利用这项技术制作的TFT的载流子迁移率最大为23.5cm2/Vs。在按照这种方法制作的TFT中，只照射一次较高能量镭射制作的NMOS的载流子迁移率为2.6cm2/Vs、PMOS的载流子迁移率为3.9cm2/Vs。通过反复照射多次较弱镭射制成的NMOS的载流子迁移率为21.0cm2/Vs，PMOS的载流子迁移率为23.5cm2/Vs。

通过一次照射制作的NMOS和PMOS的电流导通截止比在104以上，而通过多次照射制作的NMOS和PMOS的电流导通截止比则较低，分别在103、102以上。