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印度科學研究所（Indian Institute of Science, IISc）材料工程系的研究人員研發了一款柔軟性極高的半導體，發表於《先進材料技術》（Advanced Materials Technologies）期刊。這款可折疊的柔軟半導體使用噴墨列印的方式製作，如果能成功進入應用，將為下個世代的螢幕與穿戴式電子裝置帶來全新的面貌。
 
現階段應用於螢幕、電子裝置的半導體零件主要由矽或者各類氧化物製成，主要使用濺鍍（supttering）等沉積技術（deposition）製造，材料基本上不具有可曲折的韌性、對於應力的耐受度也很低。有部分研究嘗試在半導體材料中加入聚合物，在不影響功能的前提下增加材料的可撓性（flexibility），但進展相當有限。
 
印度科學研究所此次發表的新技術，主要使用兩種材料——纖維素（cellulose）與氧化銦（indium oxide）組合製成複合半導體。在這兩種材料中，前者為不溶於水的聚合物，讓複合半導體具有可撓性；後者則為具有出色導電性質的半導體材料。研究人員將聚合物與氧化物的前驅物充分混合，奈米大小的氧化物包圍著聚合物互相連接，因此電子可以從材料的一端傳導到另一端，不受聚合物的干擾。
 
團隊在此噴射列印的原料中加入了高達40％的聚合物材料，相較於以往添加的比例僅達1～2％，本次加入的聚合物材料比例極高。研究團隊發現，複合半導體成功的關鍵在於選擇正確的聚合物材料，可以與氧化物半導體充分混合，從而提供材料整體的可撓性，完成的複合半導體可以承受半徑1.5毫米的彎曲，不會降低導電性能也不會形成裂痕。
 
此外，有別於傳統半導體以沉積技術製造，研究團隊運用噴射列印的方式，將半導體的材料附著到柔軟的基質材料上，經過測試各種材料從紙張到塑膠，也測試了聚酰亞胺薄膜（kapton）這類聚合物材料。在研究過程中要以印刷製造出連續且均勻的半導體薄膜遭遇了許多挑戰，團隊發現要穩定以噴射列印製造複合半導體需要兼顧許多細節，像是在列印前需要先預熱作為基底的聚酰亞胺薄膜，並且需要控制環境的濕度以避免墨水在噴嘴內乾燥而無法列印。
 
現階段此款複合半導體僅處於研究階段，但團隊已經獲得材料專利，並將持續測試了解它的使用期限以及如何進行品質控管。不過可以預見的是，如果未來可使用印刷技術來製作具可彎折的柔軟半導體，將徹底改變穿戴型裝備、螢幕等電子用品的設計。

 
新聞來源
1. Indian Institute of Science. (2023 July 13). Super flexible composite semiconductors for next-gen printed displays. Tech Xplore. https://reurl.cc/kX2XKb
2. Divya, M., et al. (2023). Super Flexible and High Mobility Inorganic/Organic Composite Semiconductors for Printed Electronics on Polymer Substrates. Advanced Materials Technologies, 2300256.