喷墨打印基于薄膜晶体管的UV探测器
过去十年里，基于有机和无机材料的场效应晶体管和薄膜晶体管广泛地被应用于高分辨率显示器中。基于金属氧化物的薄膜晶体管具有电子迁移率高，热稳定性好和电学性质稳定的特点。近期，在200-300℃温度范围内的溶液处理方法来制备金属氧化物薄膜晶体管备受关注。与传统真空沉积方法相比，溶液处理方法具有简单，低温和低成本的优势。总的来说，低温溶液处理的方法主要有丝网印刷，旋涂，凹版印刷和喷墨打印。前期研究报道的直接打印是最有效的方法，可以在指定的地方直接沉积活性材料，而不需要刻蚀过程和模板对齐，可以避免有毒物质的介入和降低薄膜晶体管制备过程中所需要的能量。但是，这些研究通常只证明单个薄膜晶体管器件的结果，这就意味着与阵列薄膜晶体管有巨大的差异。为了形成阵列薄膜晶体管的连续通道，选择喷墨打印作为沉积功能材料的方法，可以获得图形化微观尺寸薄膜形貌，而不需要额外复杂昂贵的光刻技术来组装电子器件。毛细血管流动作为一种物理现象，可以经常在沉积薄膜的过程中被观察到。这就导致不理想的状况，因为这种流动现象会造成密度的波动和很难获得均一和干净的图形。众所周知的一种毛细血管流动现象就是咖啡环效应，这种现象会对图形化器件的形貌和电学性质产生负面影响。因此，溶液处理技术需要被发展来消除这种效应。然而，最近一些研究尝试利用这种效应的形态来创建图案化的微结构，例如导电的图案化的银纳米颗粒，基于一步制造路线的薄膜晶体管及其沟道。
许多研究想开发基于金属氧化物半导体的光探测器。基于金属氧化物半导体材料的薄膜晶体管被认为是最合适的光探测器，这是由于其透明，成本低，在紫外区快速响应的特点。但是，金属氧化物半导体材料的光探测器仅能将紫外线转化为电信号，这是由于氧化物半导体材料的带隙宽的内在特点。另一种关键就是使用激光效应，可以将激光能量有效地转化为电信号。金属纳米颗粒表现出独特的表面效应，其表面富含导电电子。一种金属-半导体异质结可以有效地探测到激光能量。纳米金属可以吸收光子，收集热电子和激光能量可以在半导体器件中形成光电流。这种现象对于光探测器的发展而言，至关重要。
台湾国立交通大学的研究人员使用低温溶液处理的方法制备了3D沟道结构的氧化锌薄膜晶体管，并且这种溶液处理法正是利用了喷墨打印技术的咖啡环效应。组装的薄膜晶体管可以应用于紫外光探测器。
图1.喷墨打印用于紫外光探测器氧化锌薄膜晶体管的示意图。（a）利用咖啡环效应喷墨打印3D沟道以及氧化锌紫外引起光电流的示意图；（b）喷墨打印氧化锌薄膜晶体管的制备过程。
