柔性薄膜晶体管是指将半导体材料通过薄膜制备工艺沉积在柔性衬底上而获得的一类FET器件。实现柔性功能的半导体材料包含无机半导体材料(石墨烯等)和有机半导体材料(如小分子、聚合物等)两大类。柔性薄膜晶体管具可折叠、成本低等优点，可以满足无机场效应晶体管难以应用的一些领域的需求，如柔性显示、低成本射频标签、柔性传感器等。

年，P.K.Weimer发明了首个无机半导体薄膜晶体管(TFT)。年，研究人员实现了利用有机半导体材料作为有源层的TFT;年，在接近室温条件下，制备出了柔性衬底的IGZOTFT。柔性薄膜晶体管的发展具有广阔的前景。

平面柔性薄膜晶体管结构如图10-58所示。柔性薄膜晶体管主要由衬底、栅绝缘层、半导体和电极4部分构成，其柔性的实现对各部分所用的材料与制备工艺都有特殊要求。

衬底材料影响FTFT的延展性和制备工艺。目前，通用的可延展衬底材料主要有聚对苯二甲酸乙二醇酯(PolythyleneTerepthalate,PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PolyetyleneNaphthalatePEN)和聚酰亚胺(Polyimide,PI)等聚合物。其中，PET由于具有成本低、透明度高等优点，得到了广泛应用和研究。栅绝缘材料要求具有较高的介电常数，能经受弯曲、拉伸等形变，并保持介电性能不变。

由于要在绝缘层上沉积半导体材料，所以提前对其表面的加工、修饰将会改善半导体沉积膜的均匀性及载流子的传输速率。另外，使用合适的栅绝缘材料也可以有针对性地提升器件的性能。现有的柔性绝缘层材料主要有生物绝缘材料(如纤维素、肽聚糖)、聚合物绝缘材料(如PVA、PMSQ、PVP、PI、PMMA等)、无机物聚合材料(如Al20、SiN、SiO,等)和有机无机混合杂化绝缘材料等。用于FTFT的半导体材料，在保持较高载流子迁移率的基础上，具有稳定、可形变的特点。常见的材料是P型有机半导体小分子材料和聚合物，如并五苯，其余还包括酞菁类化合物及各种配位化合物、以寡聚噻吩为代表的寡聚材料等:而n型半导体材料在实际器件中应用较少，这是因为此类材料在空气中极不稳定，容易发生性质变化。

性能较高的n型半导体有机材料有苯基双噻二唑衍生物和富勒烯(C60).以及C70、四羧酸类材料等。除此之外，金属氧化物(如IGZO、ZnO等)半导体、石墨烯和碳纳米管也可以作为柔性器件的半导体材料。对于薄膜晶体管，各层材料的接触对器件影响很大，在电极与半导体的接触之间，为了增加载流子注入，需要选择特定的电极材料和修饰层，以更改金属的功函数，实现良好的能级匹配。电极材料一般用Au作为源漏电极，ITO或AI作为栅电极，此外还有PEDOT:PSS、石墨烯、Sn02,和ZnO类透明电极材料。

柔性薄膜晶体管与传统半导体器件的最大区别在于其柔性和延展性，这就对材料的力学性能提出了更高的要求，也为未来柔性薄膜晶体管的发展指明了方向。研究的挑战主要包含如下3个方面。

(1)半导体材料方面:合成更加稳定的n型有机半导体材料，从而实现高性能互补逻辑电路。

(2)柔性衬底方面:加快耐腐蚀、耐高温、透明度高、成本低且柔韧性好的衬底材料的研究，以及低温柔性衬底加工技术的实现。

(3)在高介电常数的绝缘层材料寻找方面，要进一步兼顾可低温制备、低成本的要求，提高器件的性能。

图10-59所示为柔性薄膜晶体管阵列。