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激光打印超薄硅材料

时间: 2015年06月12日 | 作者: | 来源: 环球科学(huanqiukexue.com)
用这种技术可以直接在纸上打印出超薄晶体管

打印在纸面上的多晶硅层。

图片来源:R. Ishihara, M. Trifunovic/荷兰代尔夫特理工大学
 
 
 
2015年4月21日华盛顿--为了研制新一代的微电子晶体管,科学家们一直在寻找能够取代硅的材料。 为此,近年来大量有关柔性电子线路的研究都围绕着各种各样可制成打印墨水的有机物和金属氧化物材料,它们虽然缺乏硅材料优良的电子特性但却有较好的“适印性”。
 
最近,荷兰代尔夫特理工大学的研究者们首创了一种技术,利用单激光脉冲,可将液态硅直接喷墨打印到衬底上,并使硅材料直接呈现出电子线路中所需的多晶硅态--这种方法将有潜力取代传统技术。
 
硅的喷墨打印技术已问世有一段时间,传统的方法通常需要经过350摄氏度的高温黏合才可将液态硅转化为多晶硅--这对于有市场影响力的很多柔性衬底材料来说,温度过高。荷兰研究者们的新方法则完全省却了高温黏合的过程,使液态硅直接转化为多晶硅。本周,在美国物理联合会出版的《应用物理快报》中, 研究者们报道了这一方法。
 
“这项技术其实非常简单,” 该研究组的带头人,代尔夫理工大学的教授Ryoichi Ishihara说。这项课题是与日本北陆先端科学技术大学院大学合作完成的。
 
“在无氧环境中,我们用刀片将液态聚硅烷直接刮涂在纸面。之后用准分子激光脉冲(一种用来制造智能手机屏的传统技术)将镀层黏合在纸面,结果证实该方法有效。”Ishihara说。
 
激光脉冲只持续几十纳秒的时间,因此纸张依然完好无损。在测试成品的导电性能时,Ishihara和同事发现用激光打印的方法制成的薄片晶体管呈现出与传统的多晶硅导体一样高的载流子迁移率。
 
这项技术最直接的应用就是用来制作可穿戴电子产品,用这种方法制造出来的晶体管成本低,反应灵敏,耗能低,柔韧性好。Ishihara相信随着这项技术不断完善,比如加入非硅材料的镀层,将来会有很多潜在的应用。
 
“这种方法也可延伸到生物医学探测器和太阳能电池领域,”Ishihara说,“它可以实现有弹性的电子产品--甚至是可食用的电子产品!”(美国物理联合会 张铮铮)
 
论文链接 :http://scitation.aip.org/content/aip/journal/apl/106/16/10.1063/1.4916998
 
关于期刊
 
《应用物理快报》是美国物理联合会(AIP)出版的,用以简洁和及时地报道在 应用物理学领域中重要的新发现。应用物理快报侧重于快速传播关键数据和新物理学见解,能为有关科学, 工程和现代技术所有分支中对物理现象应用有关的实验性和理论性文章提供快速发表。参阅 http://apl.aip.org