半導(dǎo)體能否脫離硅 各廠家傾力研究

    硅（Si）是在半導(dǎo)體世界中，與CMOS制造技術(shù)一道從眾多的化合物半導(dǎo)體中勝出的。不過(guò)，硅未必能夠成為主角的卻有以下兩大應(yīng)用領(lǐng)域。

    一是LED等使用的發(fā)光半導(dǎo)體。在LED領(lǐng)域，氮化鎵（GaN）系材料擔(dān)當(dāng)主要角色，且呈增長(zhǎng)勢(shì)頭越來(lái)越旺。業(yè)界同時(shí)也在研究硅系在IC用微細(xì)發(fā)光元件方面的用途，但由于效率方面存在原理上的弱點(diǎn)，似乎沒(méi)有超越GaN系材料的可能。

    另一個(gè)是以大面積應(yīng)用為前提的電子產(chǎn)品。包括電子紙、大面積顯示器、太陽(yáng)能電池及功能性窗玻璃等。在這些領(lǐng)域，結(jié)晶硅由于成本高，材料的確保一直不盡人意。而另一方面，又有很多“非我莫屬”的半導(dǎo)體材料出現(xiàn)，因此硅系材料3年后能否還保持目前的地位則難以預(yù)料。

    比如液晶顯示器方面，主要用作TFT的材料的非晶硅和低溫多晶硅。但是，非晶硅存在載流子遷移率低的缺點(diǎn)，低溫多晶硅存在需高溫加工、性能差異大、不適合大面積應(yīng)用等缺點(diǎn)。今后將全面展開的有機(jī)EL面板，需要保證5cm2/Vs甚至更高的載流子遷移率，而且必須使用性能差異小的材料。在業(yè)界日益關(guān)注面板柔性的形勢(shì)下，現(xiàn)有的硅材料則顯得越來(lái)越不能夠適應(yīng)。

    替代硅的半導(dǎo)體材料的開發(fā)目前正處于戰(zhàn)國(guó)時(shí)代。夏普、大日本印刷、凸版印刷、卡西歐計(jì)算機(jī)、韓國(guó)三星電子、韓國(guó)三星SDI、韓國(guó)LG電子及美國(guó)惠普等公司在柔性電子紙及大型有機(jī)EL面板的TFT開發(fā)等領(lǐng)域展開了激烈競(jìng)爭(zhēng)。

    三星傾力研究某種材料

    各家都在傾力開的材料中，目前最為接近實(shí)用化的是氧化鋅（ZnO）、In-Ga-Zn-O（IGZO或GIZO）等氧化物半導(dǎo)體。三星電子旗下的研究所——三星尖端技術(shù)研究所（SAIT），在2007年12月于札幌舉辦的顯示器技術(shù)國(guó)際學(xué)會(huì)“14thInternationalDisplayWorkshop（IDW）2007”上，兩個(gè)研究小組分別就TFT材料使用GIZO的有機(jī)EL面板發(fā)表了演講（演講序號(hào)AMD9-1和AMD9-3）。對(duì)此，相關(guān)人士表示，“三星在GIZOTFT上如此傾心投入，真令人吃驚”。

    其中，就GIZOTFT制成的4英寸QVGA有機(jī)EL面板發(fā)表演講的SAITDisplayLab.的Jang-YeonKwon在講演中提到了以下幾點(diǎn)：GIZOTFT與原來(lái)的非晶硅TFT成本基本相同；對(duì)有機(jī)EL面板來(lái)說(shuō)具有足夠的性能；制造工藝的溫度基本在200℃以下，能夠用于柔性底板。Jang-YeonKwon表示“使用GIZOTFT的大尺寸有機(jī)EL電視有望在不久的將來(lái)實(shí)現(xiàn)”。

    ZnO也不遜色于GIZO。ZnO在歐美自古以來(lái)便被用作嬰兒爽身粉，對(duì)人體的安全性較高，有可能應(yīng)用于包括TFT在內(nèi)的廣泛用途。近來(lái)，還出現(xiàn)了向GaN系材料占優(yōu)勢(shì)的LED等領(lǐng)域滲透的勢(shì)頭。

    除氧化物半導(dǎo)體外，可使用印刷技術(shù)、成本低、材料選擇空間大的有機(jī)半導(dǎo)體材料方面，則有NEC開發(fā)的涂布使用碳納米管（CNT）的技術(shù)，以及涂布使用硅膠的技術(shù)等。這些技術(shù)均參與了大面積電子產(chǎn)品用半導(dǎo)體的競(jìng)爭(zhēng)。哪種材料、哪家廠商能夠取勝正受到業(yè)界的密切關(guān)注。