浦项科技大学开发热蒸镀环保半导体

半导体是生活中不可或缺的产品，可用于智能手机、电脑和车辆等。然而，在半导体的制造过程中，所产生的温室气体和废料日益增多，从而引起严重的环境问题。据外媒报道，为了解决这一问题，浦项科技大学（POSTECH）的研究人员通过一种简单的热蒸镀工艺（thermal evaporation）开发了高性能的n型Bi2S3半导体和p型Te半导体。

（图片来源：浦项科技大学）

采用目前生产第八代大面积OLED（2200 × 2500mm）的热蒸镀工艺，可以实现大面积制造，而且成本低，具有环保性。这些材料有望用于有机发光二极管（OLED）显示驱动电路和各种半导体电路。

LTPO驱动电路是低温多晶硅和氧化物半导体的组合，目前用作OLED显示器的驱动电路，由于功耗低，具有延长移动设备电池寿命的优势，但制造工艺复杂且成本高。为了满足日益增长的环境、社会和治理（ESG）需求，研究人员致力于开发更加简单、更环保的半导体制造工艺，以减少能耗。

该团队使用一种类似于石墨烯的二维材料——硫族元素（指硫、硒和碲）。向这些元素中添加过渡金属而制成的化合物，同时具有导体和半导体的性质。研究人员没有使用传统工艺，而是通过热蒸镀工艺，利用Bi2S3来制造半导体薄膜。在此过程中，材料在高真空中热蒸发，所产生的蒸汽会附着在板上。通过简单的热处理来控制电荷数量，可以在不掺杂的情况下随意制造半导体和导体，被认为是本研究的核心专有技术。

基于该工艺，研究人员制得高性能n型薄膜晶体管，并以同样的方法成功开发了Te高性能p型半导体。此外，将这种晶体管和电子电路制造工艺，添加到标准的OLED制造过程，则可以实现一步制造。这种方法将有助于显著降低制造OLED的成本，目前成本高被认为是该技术的缺点之一，特别是可以利用现有的OLED热蒸镀设备而无需准备新设备，从而降低工艺所需的预算和制造成本。

研究负责人Yong-Young Noh教授表示：“这项研究中使用的Bi2S3和Te是非常有吸引力的材料，通过简单的热处理过程，可以从导体过渡为半导体。这项研究通过简单的热蒸镀工艺，成功实现了晶片级n型和p型晶体管，以及结合这两种晶体管的互补逆变电路。”

研究人员表示，这项研究有望促进各类使用硫化物半导体器件的研究，以及相关技术的商业化。