電流開關(guān)晶體管的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種電子裝置，尤其設(shè)及一種晶體管W及該種裝置的制造方法。
[0002] 本發(fā)明還設(shè)及印刷電子裝置領(lǐng)域，所述印刷電子裝置是屬于采用印刷、涂層W及 封裝技術(shù)的電子裝置和電路的一部分。
【背景技術(shù)】
[0003] 作為表現(xiàn)出跨導(dǎo)或互阻的晶體管的電子裝置在業(yè)內(nèi)廣為人知。通常將晶體管分為 兩種類型；結(jié)型晶體管和場效應(yīng)晶體管（陽T)。1925年10月22日，Lilienfeld在CA272， 437上首次公開了場效應(yīng)管的工作原理及其設(shè)計(jì)，并且Bardeen在1948年2月26日遞交 的US2,524,033中公開了絕緣柵場效應(yīng)晶體管（IG-FET)變體。在同一天，化ockley在 US2, 569, 347首次公開了雙極結(jié)型晶體管炬JT)。Brattain、Bardeen和aiockl巧共同研 發(fā)了第一款工業(yè)應(yīng)用的晶體管：點(diǎn)接觸式晶體管（PCT)，其公開于專利申請US2, 524, 035， 他們因此于1956年獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。所有后續(xù)的晶體管的發(fā)展在本質(zhì)上都是場效 應(yīng)管和雙極結(jié)型晶體管結(jié)構(gòu)、制造或材料上的改進(jìn)。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)中的晶體管與熱離子=極管或真空管的工作原理相同，即通過在稱為基 極炬JT)或柵極（FET)的第S電極中存在電流或施加電位的方式，調(diào)節(jié)稱為發(fā)射極和集電 極（結(jié)型晶體管）或源極和漏極（FET)的兩個(gè)端子或電極之間的電流。早期的晶體管專利 申請都屬于信號放大器，其中將BJT中較小基極電流調(diào)制按照線性關(guān)系映射到較大的發(fā)射 極-集電極電流上。在場效應(yīng)晶體管中，源極-漏極電流調(diào)制的主要原因是施加在柵極上 的電位產(chǎn)生電場導(dǎo)致半導(dǎo)體材料中自由電荷載流子數(shù)量的耗盡或增加。該種類型的晶體管 因此特別適合切換源極-漏極電流的接通和關(guān)斷，并且主要應(yīng)用于邏輯電路、存儲(chǔ)器和顯 示開關(guān)。
[0005] 在印刷電子領(lǐng)域中，大部分的新產(chǎn)品屬于使用了主要是有機(jī)半導(dǎo)體材料的絕緣柵 極場效應(yīng)管。印刷無機(jī)半導(dǎo)體中大部分運(yùn)作的晶體管屬于絕緣柵極場效應(yīng)管（公開文獻(xiàn)： Halting et al Appl.PhysLett 94,19193509 (2009))，W及金屬半導(dǎo)體結(jié)型場效應(yīng)管（公 開文獻(xiàn)；US8, 026, 565)。然而，雙極結(jié)型晶體管的設(shè)想是一個(gè)仍必須限定的目標(biāo)，例如已經(jīng) 被Schmid等人于專利申請US 7, 432, 126中公開。對場效應(yīng)管的關(guān)注主要由預(yù)期的應(yīng)用所 驅(qū)動(dòng)，其中晶體管作為邏輯口和顯示驅(qū)動(dòng)，使用于交互式封裝、供應(yīng)鏈安全、無線電頻率識(shí) 別和市場營銷領(lǐng)域。在發(fā)展該些應(yīng)用的方面取得的進(jìn)展在某種程度上被印刷晶體管的復(fù)雜 性所阻礙，該需要在加工過程中對特性和兼容性，W及由不同材料形成的多個(gè)層的布置和 厚度的精確控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種晶體管，所述晶體管包括；具有至少=個(gè)端子的 電子部件或電子部件的組合，其等效電路是變阻器連接所述端子的=個(gè)變阻器的=角形網(wǎng) 絡(luò)，使得所述一個(gè)端子與任意兩個(gè)另外的端子之間的電流能按照W下方式調(diào)節(jié)；當(dāng)在第一 端子處存在正電流時(shí)，可忽略不計(jì)的電流流過施加有正電位的第二端子，并且正電流從相 對于第二端子保持負(fù)電位的第=端子流出；并且當(dāng)存在負(fù)電流，即負(fù)電流流出第一端子時(shí)， 正電流流入第二端子并且可忽略不計(jì)的電流流過第=端子。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)方面，提供一種電子部件，所述電子部件包括；至少一個(gè)半導(dǎo) 體材料和形成端子的至少=個(gè)導(dǎo)電觸點(diǎn)，其中所述半導(dǎo)體材料或所述半導(dǎo)體材料的組合W 及任何一對觸點(diǎn)在端子之間形成變阻器特性，所述電子部件通過W下方式一個(gè)端子與任意 兩個(gè)另外的端子之間切換電流：當(dāng)存在正電流流入第一端子時(shí)，可忽略不計(jì)的電流流過施 加有正電位的第二端子，并且正電流從相對于第二端子保持負(fù)電位的第=端子流出；并且 當(dāng)存在負(fù)電流即負(fù)電流流出第一端子時(shí)，正電流流入第二端子并且可忽略不計(jì)的電流流過 第；端子。
[000引根據(jù)本發(fā)明的第=個(gè)方面，提供一種電子裝置，包括；半導(dǎo)體材料本體和限定形成 相應(yīng)端子的至少=個(gè)導(dǎo)電觸點(diǎn)的導(dǎo)電材料，所述半導(dǎo)體材料與所述導(dǎo)電觸點(diǎn)至少部分的重 疊W限定所述裝置，使得所述裝置在任意一對端子之間的電特性對與變阻器的電特性相對 應(yīng)。
[0009] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體材料本體包括W印刷或涂覆而沉積的層。
[0010] 所述裝置包括上面沉積有半導(dǎo)體材料層的襯底，所述導(dǎo)電材料沉積在所述半導(dǎo)體 材料層上。
[0011] 替代地，所述裝置可W包括上面沉積有導(dǎo)電材料的襯底，在所述導(dǎo)電材料上沉積 半導(dǎo)體材料層。
[0012] 優(yōu)選地，所述裝置的每一對端子之間具有變阻器特性，從而能夠按W下方式在一 個(gè)端子與任意兩個(gè)另外的端子之間切換電流：當(dāng)存在正電流流入第一端子時(shí)，可忽略不計(jì) 的電流流過施加有正電位的第二端子，并且正電流從相對于第二端子保持負(fù)電位的第=端 子流出；并且當(dāng)存在負(fù)電流即負(fù)電流流出第一端子時(shí)，正電流流入第二端子并且可忽略不 計(jì)的電流流過第=端子。
[0013] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述變阻器特性來自于所述半導(dǎo)體材料和所述形成觸點(diǎn)的材料 之間相同的整流結(jié)。
[0014] 在另一實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體材料為微?；蚣?xì)粒材料，并且所述變阻器特性來自 于所述半導(dǎo)體材料中的大量對稱半導(dǎo)體結(jié)，其中半導(dǎo)體結(jié)形成于微粒和細(xì)粒之間。
[0015] 在進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體材料是包含至少兩種電學(xué)相異材料的復(fù)合物， 并且所述變阻器特性來自于半導(dǎo)體材料中的大量的隨機(jī)取向或反向整流結(jié)，其中所述整流 結(jié)形成于所述兩種材料之間的界面處。
[0016] 半導(dǎo)體材料本體可W是板狀形式、層狀形式或者碟狀形式，在所述本體的一側(cè)設(shè) 置有至少兩個(gè)端子并且在另一側(cè)設(shè)置有至少一個(gè)端子。
[0017] 替代地，所述半導(dǎo)體材料可W是圓柱體形式或規(guī)則的棱柱形式，所述圓柱體形式 或規(guī)則的棱柱形式是具有一對相對面，在各相對面上設(shè)置有兩個(gè)端子并且在連接所述相對 面的表面上上設(shè)置有至少一個(gè)端子。
[001引所述裝置可W通過在襯底上沉積半導(dǎo)體材料層來制備，至少=個(gè)端子W同面幾何 形狀設(shè)置在所述層的一側(cè)上。
[0019] 所述裝置包括至少一個(gè)其它觸點(diǎn)和設(shè)置在所述其它觸點(diǎn)與至少一個(gè)另外的觸點(diǎn) 或半導(dǎo)體材料本體之間的絕緣材料層，所述至少一個(gè)其它觸點(diǎn)形成附加體或接地觸點(diǎn)。
[0020] 所述電子部件可W通過印刷或涂覆來制造。
[0021] 優(yōu)選地，制造所述電子部件中的半導(dǎo)體材料包括娃微粒。
[0022] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種制造電子裝置的方法，所述方法包括：提供半導(dǎo) 體材料本體，并且向所述半導(dǎo)體材料本體提供至少=個(gè)導(dǎo)電觸點(diǎn)W形成相應(yīng)的端子，其中 所述裝置在任何一對端子之間的電特性與變阻器的電特性相對應(yīng)。
[0023] 所述方法還可W包括；在襯底上沉積至少第一半導(dǎo)體材料層，并且沉積導(dǎo)電材料 來限定至少=個(gè)導(dǎo)電觸點(diǎn)W形成相應(yīng)的端子，所述半導(dǎo)體材料與所述導(dǎo)電端子至少部分的 重疊W限定所述裝置。
[0024] 首先將所述導(dǎo)電材料沉積在襯底上，其中沉積的半導(dǎo)體材料與由所述導(dǎo)電材料限 定的觸點(diǎn)至少部分地重疊。
[0025] 替代地，首先沉積所述半導(dǎo)體材料，其中將限定觸點(diǎn)的導(dǎo)電材料沉積在所述半導(dǎo) 體材料上。
[0026] 在上述任意一種情況中，該裝置實(shí)質(zhì)上按照兩步沉積工藝過程來制造。
[0027] 優(yōu)選地，所述半導(dǎo)體材料和所述導(dǎo)電材料的至少一個(gè)W印刷或涂覆工藝來沉積。 [002引因此，本發(fā)明的一個(gè)重要方面是該里公開的裝置實(shí)質(zhì)上只由半導(dǎo)體材料和導(dǎo)電觸 點(diǎn)形成，并且可W使用已知的印刷、涂覆或薄膜沉積技術(shù)通過簡單的兩個(gè)步驟來生產(chǎn)。
[0029] 所述方法還可W包括；在襯底上沉積半導(dǎo)體材料層W及在半導(dǎo)體材料層的一側(cè)沉 積同面幾何形狀的至少=個(gè)端子。
[0030] 替代地，所述方法可W包括提供一個(gè)板狀形式、層狀結(jié)構(gòu)或者碟狀形式的半導(dǎo)體 材料本體，向所述本體一側(cè)應(yīng)用至