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科技日报记者 刘霞
德国科学家在最新一期《自然》杂志上发表论文称，他们首次成功演示了一款高效的有机双极晶体管，其关键是使用高度有序的纤薄有机层。新晶体管的运行速度远超此前的有机晶体管，为有机电子学开辟了全新的前景，有望在医疗等领域“大显身手”。
有机双极晶体管可在柔性电子元件上执行要求很高的数据（如心电图数据）处理和传输任务。图片来源：物理学家组织网
1947年，美国贝尔实验室的威廉·肖克利、约翰·巴丁和华特·布莱顿发明了晶体管，开创了微电子时代，并彻底改变了人们的生活。随后，首个所谓的双极晶体管问世，其中正负载荷子有助于电流传输；接下来，单极场效应晶体管研制成功。
晶体管的性能与日俱增，极大加快了数据的处理速度。但这些晶体管比较坚硬，不太适用于研制新型柔性电子元件，如可折叠的电视显示屏或医疗领域使用的仪器等。对于此类应用，由有机材料或碳基半导体制成的晶体管近年来备受关注。早在1986年，科学家们就发明了有机场效应晶体管，但其性能仍远远落后于硅元件。
现在，由德累斯顿大学研究人员领导的一个研究小组，首次成功演示了一种有机、高效的双极晶体管，其关键是使用高度有序的薄有机层。新晶体管的运行速度比以前的有机晶体管快很多倍，元件的工作频率首次达到千兆赫兹（即每秒超过十亿次开关操作）。
研究人员解释说，研制出首块有机双极晶体管是一个巨大的挑战，因为他们必须创建质量非常高的新层和新结构。经过20年努力研制而成的这种新型有机双极晶体管，为有机电子学开辟了全新的前景，有望提升数据处理和传输效率，在多个领域大显身手。“例如，可以设想的未来应用是配备传感器的智能贴片，其能处理传感器内的数据并与外部无线通信。”
总编辑圈点：
随着集成电路发展到纳米尺度，传统晶体管技术已触碰“天花板”，下一个出口在哪里？科学家和工程师们近年来一直在不断探索和追寻。集成电路领域有句话叫“一代材料，一代器件”，用新型材料替代传统硅基材料是不错的思路。一种方案是利用二维材料的独特优势，使电子元器件的性能实现质的飞跃，从而打破摩尔定律的限制；另一种方案则是利用有机材料，或者将有机材料和无机材料混合起来，相得益彰。无论哪种思路都可以说明，晶体管的“天花板”是暂时的，终将在迭代升级中被打破。
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