半導體能否脫離硅 各廠家傾力研究

    硅（Si）是在半導體世界中，與CMOS制造技術一道從眾多的化合物半導體中勝出的。不過，硅未必能夠成為主角的卻有以下兩大應用領域。

    一是LED等使用的發光半導體。在LED領域，氮化鎵（GaN）系材料擔當主要角色，且呈增長勢頭越來越旺。業界同時也在研究硅系在IC用微細發光元件方面的用途，但由于效率方面存在原理上的弱點，似乎沒有超越GaN系材料的可能。

    另一個是以大面積應用為前提的電子產品。包括電子紙、大面積顯示器、太陽能電池及功能性窗玻璃等。在這些領域，結晶硅由于成本高，材料的確保一直不盡人意。而另一方面，又有很多“非我莫屬”的半導體材料出現，因此硅系材料3年后能否還保持目前的地位則難以預料。

    比如液晶顯示器方面，主要用作TFT的材料的非晶硅和低溫多晶硅。但是，非晶硅存在載流子遷移率低的缺點，低溫多晶硅存在需高溫加工、性能差異大、不適合大面積應用等缺點。今后將全面展開的有機EL面板，需要保證5cm2/Vs甚至更高的載流子遷移率，而且必須使用性能差異小的材料。在業界日益關注面板柔性的形勢下，現有的硅材料則顯得越來越不能夠適應。

    替代硅的半導體材料的開發目前正處于戰國時代。夏普、大日本印刷、凸版印刷、卡西歐計算機、韓國三星電子、韓國三星SDI、韓國LG電子及美國惠普等公司在柔性電子紙及大型有機EL面板的TFT開發等領域展開了激烈競爭。

    三星傾力研究某種材料

    各家都在傾力開的材料中，目前最為接近實用化的是氧化鋅（ZnO）、In-Ga-Zn-O（IGZO或GIZO）等氧化物半導體。三星電子旗下的研究所——三星尖端技術研究所（SAIT），在2007年12月于札幌舉辦的顯示器技術國際學會“14thInternationalDisplayWorkshop（IDW）2007”上，兩個研究小組分別就TFT材料使用GIZO的有機EL面板發表了演講（演講序號AMD9-1和AMD9-3）。對此，相關人士表示，“三星在GIZOTFT上如此傾心投入，真令人吃驚”。

    其中，就GIZOTFT制成的4英寸QVGA有機EL面板發表演講的SAITDisplayLab.的Jang-YeonKwon在講演中提到了以下幾點：GIZOTFT與原來的非晶硅TFT成本基本相同；對有機EL面板來說具有足夠的性能；制造工藝的溫度基本在200℃以下，能夠用于柔性底板。Jang-YeonKwon表示“使用GIZOTFT的大尺寸有機EL電視有望在不久的將來實現”。

    ZnO也不遜色于GIZO。ZnO在歐美自古以來便被用作嬰兒爽身粉，對人體的安全性較高，有可能應用于包括TFT在內的廣泛用途。近來，還出現了向GaN系材料占優勢的LED等領域滲透的勢頭。

    除氧化物半導體外，可使用印刷技術、成本低、材料選擇空間大的有機半導體材料方面，則有NEC開發的涂布使用碳納米管（CNT）的技術，以及涂布使用硅膠的技術等。這些技術均參與了大面積電子產品用半導體的競爭。哪種材料、哪家廠商能夠取勝正受到業界的密切關注。