研究成果(~2022)
陳建亨 教授
Jiann Heng Chen (Henry J. H. Chen)
陳建亨 教授
Jiann Heng Chen (Henry J. H. Chen)
1. 奈米壓印(NIL, Nanoimprint)模具製作︰
1-1. Si 模具(mold)製作︰
如圖一所示,該模具適合用於熱壓(HE-NIL)與轉印(R-NIL)製程,約100-200nm線寬,我們並使用該模具進行奈米壓印製程相關研究,使用轉印技術於HSQ材料上製作出奈米金線如圖二(a),並配合Lift-off技術於可撓曲基板上製作奈米金屬線,如圖二(b)。相關技術可運用於奈米電子元件與可撓式電子元件之金屬連接線製程上。
1-1. Si 模具(mold)製作︰
如圖一所示,該模具適合用於熱壓(HE-NIL)與轉印(R-NIL)製程,約100-200nm線寬,我們並使用該模具進行奈米壓印製程相關研究,使用轉印技術於HSQ材料上製作出奈米金線如圖二(a),並配合Lift-off技術於可撓曲基板上製作奈米金屬線,如圖二(b)。相關技術可運用於奈米電子元件與可撓式電子元件之金屬連接線製程上。
1-2. HSQ奈米壓印透明模具︰
於透明基板ITO/Glass上製作HSQ奈米壓印透明模具,該模具與Si mold或透明SiO2模具之比較如圖三,製作HSQ透明模具不需要RIE蝕刻,只需一道E-Beam製程,相對可節省許多製作成本,圖四為我們製作之透明HSQ模具。HSQ透明模具適用於紫外光(UV-NIL)與微接觸(MCP)製程
於透明基板ITO/Glass上製作HSQ奈米壓印透明模具,該模具與Si mold或透明SiO2模具之比較如圖三,製作HSQ透明模具不需要RIE蝕刻,只需一道E-Beam製程,相對可節省許多製作成本,圖四為我們製作之透明HSQ模具。HSQ透明模具適用於紫外光(UV-NIL)與微接觸(MCP)製程
1-3.可撓式Ni模具︰
流程如圖五,製作完成之模具如圖六,該模具適合用於捲軸式熱壓(R2R HE-NIL)與轉印(R2R R-NIL)製程,該製程將可應用於可撓式太陽能電池,可撓式電子元件或可撓式天線製作。
流程如圖五,製作完成之模具如圖六,該模具適合用於捲軸式熱壓(R2R HE-NIL)與轉印(R2R R-NIL)製程,該製程將可應用於可撓式太陽能電池,可撓式電子元件或可撓式天線製作。
1-4.可撓式透明模具︰
使用奈米壓印熱壓(HE-NIL)技術,如圖七,成功製作可撓式透明模具,如圖八,並已成功使用該技術製作有機薄膜電晶體(OTFTs)。該模具適用於捲軸式紫外光(UV-NIL)與微接觸(MCP)製程。
使用奈米壓印熱壓(HE-NIL)技術,如圖七,成功製作可撓式透明模具,如圖八,並已成功使用該技術製作有機薄膜電晶體(OTFTs)。該模具適用於捲軸式紫外光(UV-NIL)與微接觸(MCP)製程。
我們具備之奈米模具製作技術能力,已足以應付並針對不同應用領域的需求,並可提供學術界與產業界奈米模具之製作顧問與服務。
2. 奈米壓印技術(NIL)於薄膜電晶體, 記憶體, 感測器之應用研究︰
2-1.於有機薄膜電晶體(OTFTs)之應用研究︰
應用微接觸轉印技術製作OTFTs電極技術,如圖九所示,利用微接觸的方式在金屬表面沾上一層導電聚合物PEDOT,與金屬一起轉印至有機半導體上,降低接觸電阻,製作出更穩定且特性良好的OTFT元件電極。
2-1.於有機薄膜電晶體(OTFTs)之應用研究︰
應用微接觸轉印技術製作OTFTs電極技術,如圖九所示,利用微接觸的方式在金屬表面沾上一層導電聚合物PEDOT,與金屬一起轉印至有機半導體上,降低接觸電阻,製作出更穩定且特性良好的OTFT元件電極。
週期性電極引導有機半導體成長技術
如圖十所示,對電極的部份進行奈米壓印與蝕刻,形成溝槽後,再形成厚度均勻的介電層,周期性奈米溝槽圖案引導有機分子成長的優選取向成長,並改善OTFT的元件特性,製作出兼具低成本與良好特性的軟性電子元件。
如圖十所示,對電極的部份進行奈米壓印與蝕刻,形成溝槽後,再形成厚度均勻的介電層,周期性奈米溝槽圖案引導有機分子成長的優選取向成長,並改善OTFT的元件特性,製作出兼具低成本與良好特性的軟性電子元件。
2-2.可撓式電子元件(flexible electronics)之應用研究︰
奈米轉印(R-NIL)技術,如圖十一所示,成功完成PMMA光阻轉印製程,如圖十二所示,並配合Lift-off技術於可撓曲基板上製作奈米金屬線上,該製程將可應用於可撓式太陽能電池,可撓式電子元件或可撓式天線製作。
奈米轉印(R-NIL)技術,如圖十一所示,成功完成PMMA光阻轉印製程,如圖十二所示,並配合Lift-off技術於可撓曲基板上製作奈米金屬線上,該製程將可應用於可撓式太陽能電池,可撓式電子元件或可撓式天線製作。
2-3.多晶矽薄膜電晶體(poly-Si TFTs)之應用研究︰
發表奈米壓印製作之三維類鰭狀多晶矽薄膜電晶體(3D Fin-like poly-Si TFTs)元件,如圖十三所示,可發揮奈米通道的邊角(corner)電場增強效應,增加閘極的控制能力,使元件具較佳的汲極電流(ID)、電流開關比(on-off ratio)、載子移動率(mobility)、次臨界擺幅(subthreshold swing)等電性,有效提升元件特性,未來將可應用於面板單系統(SoP, system-on-panel)與三維積體電路 (3D- ICs) 應用上。
發表奈米壓印製作之三維類鰭狀多晶矽薄膜電晶體(3D Fin-like poly-Si TFTs)元件,如圖十三所示,可發揮奈米通道的邊角(corner)電場增強效應,增加閘極的控制能力,使元件具較佳的汲極電流(ID)、電流開關比(on-off ratio)、載子移動率(mobility)、次臨界擺幅(subthreshold swing)等電性,有效提升元件特性,未來將可應用於面板單系統(SoP, system-on-panel)與三維積體電路 (3D- ICs) 應用上。
2-4.SONOS多晶矽薄膜電晶體記憶體(SONOS type poly-Si TFTs memory)之應用研究︰
運用奈米壓印製作之三維類鰭狀SONOS多晶矽薄膜電晶體記憶體(SONOS type 3D Fin-like poly-Si TFTs memory)元件,如圖十四與圖十五所示,可發揮奈米通道的邊角(corner)電場增強效應,增加閘極的控制能力,使元件具較佳電性,有效降低記憶體之寫入/抹除(program/erase)電壓特性,提高記憶體保存(data retention)時間,未來將可應用於面板單系統(SoP, system-on-panel) 與三維積體電路(3D- ICs) 應用上。
運用奈米壓印製作之三維類鰭狀SONOS多晶矽薄膜電晶體記憶體(SONOS type 3D Fin-like poly-Si TFTs memory)元件,如圖十四與圖十五所示,可發揮奈米通道的邊角(corner)電場增強效應,增加閘極的控制能力,使元件具較佳電性,有效降低記憶體之寫入/抹除(program/erase)電壓特性,提高記憶體保存(data retention)時間,未來將可應用於面板單系統(SoP, system-on-panel) 與三維積體電路(3D- ICs) 應用上。
2-5.離子感測電晶體記憶體(ISFET)之應用研究︰
於電晶體之通道處,以奈米壓印製作周期性溝槽,並以此奈米結構做為感測區域,沉積感測薄膜,如: SiO2、SiN或 High-K,並進行簡單封裝(SU8),露出感測通道區域,完成離子感測電晶體製作流程如圖十六與圖十七所示。可發揮奈米通道的邊角(corner)電場增強效應,增加閘極的控制能力,使元件具較佳之感測電性,如圖十八所示,提高靈敏度,並有效降低遲滯與漂移等特性,未來將可應用於生醫感測器上。
於電晶體之通道處,以奈米壓印製作周期性溝槽,並以此奈米結構做為感測區域,沉積感測薄膜,如: SiO2、SiN或 High-K,並進行簡單封裝(SU8),露出感測通道區域,完成離子感測電晶體製作流程如圖十六與圖十七所示。可發揮奈米通道的邊角(corner)電場增強效應,增加閘極的控制能力,使元件具較佳之感測電性,如圖十八所示,提高靈敏度,並有效降低遲滯與漂移等特性,未來將可應用於生醫感測器上。
2-6.透明薄膜電晶體(Transparent TFTs)研究︰
ZnO-Based (如: ZnO或IGZO,…等)透明電晶體元件可應用於平面顯示器,增加其驅動元件之透光度與亮度,或用於促進太陽能電池效率; 此外亦可製作在透明物體上,製作成本低廉,製程溫度亦可降至室溫附近,將可在塑膠、可彎曲或可拋式的基板上製作廉價且高效能的電路。與有機半導體相較,金屬氧化物的透明電晶體將具極佳之溫度穩定性與載子移動率。在此成功使用濺鍍法(sputter)製作出ZnO透明薄膜電晶體,相關特性如圖十九所示,未來除了ZnO之外,亦將針對IGZO等ZnO-Based透明半導體元件與光電元件進行研究。
ZnO-Based (如: ZnO或IGZO,…等)透明電晶體元件可應用於平面顯示器,增加其驅動元件之透光度與亮度,或用於促進太陽能電池效率; 此外亦可製作在透明物體上,製作成本低廉,製程溫度亦可降至室溫附近,將可在塑膠、可彎曲或可拋式的基板上製作廉價且高效能的電路。與有機半導體相較,金屬氧化物的透明電晶體將具極佳之溫度穩定性與載子移動率。在此成功使用濺鍍法(sputter)製作出ZnO透明薄膜電晶體,相關特性如圖十九所示,未來除了ZnO之外,亦將針對IGZO等ZnO-Based透明半導體元件與光電元件進行研究。