用于混合应用的丝基晶体管将丝作为绝缘体 赋予晶体管新的传感能力

来源：半导体芯科技编译

蚕丝编织成的晶体管可以制造出高灵敏度的超快传感器，这些新发现可能为这种混合器件的许多其他应用打开大门。

晶体管通常由矿物和金属等无机材料制成。然而，在晶体管中加入有机材料可以赋予它们新的能力，例如直接对环境或人体做出反应的能力。

在一项新研究中，研究人员尝试在晶体管中使用蚕丝。"这项研究的资深作者、马萨诸塞州梅德福塔夫茨大学应用物理学家Fiorenzo Omenetto说："蚕丝的用途非常广泛，可以嵌入许多不同的分子，从而实现多种功能。"我们还可以非常精细地控制它的沉积，从而开始将生物学与技术相结合，而且它还显示出令人难以置信的表面特性，比如原子平滑性。而且它的前体材料的溶剂是水，这使得它具有生物兼容性和可持续性"。

研究人员成功地在芯片上制作出 3 到 300 纳米厚的蚕丝薄膜，并蚀刻出几微米宽的特征。他们让蚕丝充当晶体管内的绝缘体。

晶体管本质上是一个开关，通过开关将数据编码为 1 和 0。它有一条金属导线从半导体材料中进出。它还有一个被称为栅极的电子输入源，栅极与晶体管的其他部分由绝缘体隔开。当栅极达到阈值电压时，会在绝缘体上产生一个电场。这反过来又哄骗半导体让电流流过引线。

丝膜的纳米级厚度有助于它们与空气中的水分子发生反应，从而改变它们和晶体管的电气行为。这意味着混合晶体管可以用作紧凑、超快、高灵敏度的呼吸传感器，检测湿度的变化。

Omenetto和他的同事们使用的是商业半导体制造中使用的制造技术。"他说："当你能制造出十亿个这样的器件时，事情就会变得非常有趣。

科学家们指出，只要对蚕丝进行进一步改良，他们就能制造出各种各样的混合电子器件。例如，这些设备可以分析呼吸分子，检测一些心血管和肺部疾病或睡眠呼吸暂停。当用于血液时，它们可以帮助扫描血氧和血糖水平或抗体。

未来，Omenetto想象混合晶体管能带来仿脑电路，这些电路可以自我训练，对环境信号做出反应，并记录记忆，就像人工智能系统中常用的神经网络一样。"Omenetto说："我们真的希望发展功能性器件--不仅仅是单个晶体管，而是许多连接的晶体管，以实现更复杂的集成电路。

审核编辑 黄宇