萨利大学,新型有机元素半导体质感的牵线

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3522vip,用可印刷有机半导体油墨来替换传统硅的时候到了吗?萨里大学的科学家认为是的,特别是对于需要灵活、轻便、可穿戴和低成本的未来电子产品来讲。
单晶半导体,例如硅,作为电子设备的主干已经处于科研兴趣前沿70多年。无机单晶体通常在非常高的温度下在填充有惰性气体的特殊腔体中,使用耗时且耗能的方法由熔体生长而成。一类称为有机半导体的新型结晶材料也可以作为单晶生长,但其生长方式非常不同,即在空气中室温条件下使用基于溶液的方法,从而打开大规模生产廉价电子器件的可能性,瞄准场效应晶体管、发光二极管到医疗x射线检测器、微型激光器等许多应用。
来自英国萨里大学和国家物理实验室的研究团队在自热通讯上发表了新研究成果,首次展示了用于制造高质量、离析有机单晶的低成本、可扩展的喷印工艺。该方法适用于各种各样的半导体小分子。这些小分子可以溶解在溶剂中以制备半导体油墨,然后沉积在几乎任何基材上。重点是该方法结合抗溶剂结晶和溶液应力的优点。然后通过调整喷雾角和到基底的距离控制喷雾液滴对抗溶剂表面的冲击,从而控制晶体的尺寸,形状和取向。通过组合应用多种表征技术,包括偏振光学、扫描电子显微镜、x射线衍射、偏振拉曼光谱和场效应晶体管测试证实,这些晶体具有较高的结构质量。
这些研究对柔性电路、先进的光电探测器阵列、化学和生物传感器、机器人皮肤拉伸传感器、x射线医疗检测器、发光晶体管和二极管以及微型激光器使用的印刷电子技术应用具有直接影响。
萨里大学高级技术研究所、该研究的主要作者Maxim
Shkunov博士说:这种方法是制造有机半导体单晶并控制其形状和尺寸的有力的新方法。如果我们看硅,它需要几乎15000℃来生长半导体级晶体,而钢汤匙将在这个温度下融化。制取仅1公斤硅会花费非常高额的电费,与超过2天不间断加热一个茶壶的费用一样。然后,还需要将这些硅割、抛光制成晶片,我们可以用一个更简单的方式,完全在室温下用一个5英镑的艺术家喷雾刷制备单晶。有了这些基于碳原子的新型有机半导体,我们可以将有机油墨喷涂到任何东西上,并使我们的设备立即获得合适尺寸的晶体。
Maxim
Shkunov博士继续说:诀窍是用非溶剂覆盖表面,使半导体分子漂浮在顶部,并自组装成高度有序的晶体。我们也可以通过使用发光分子击败硅来制造激光器,或者你不能用传统的硅实现的器件。这种分子晶体生长方法为可印刷有机电子产品开启了神奇的能力。

实际运用制备不同的半导体器件对半导体材料有不同的形态要求,包括单晶的切片、磨片、抛光片、薄膜等。半导体材料的不同形态要求对应不同的加工工艺。常用的半导体材料制备工艺有提纯、单晶的制备和薄膜外延生长。所有的半导体材料都需要对原料进行提纯,要求的纯度在6个“9”以上,最高达11个“9”以上。提纯的方法分两大类,一类是不改变材料的化学组成进行提纯,称为物理提纯;另一类是把元素先变成化合物进行提纯,再将提纯后的化合物还原成元素,称为化学提纯。物理提纯的方法有真空蒸发、区域精制、拉晶提纯等,使用最多的是区域精制。化学提纯的主要方法有电解、络合、萃取、精馏等,使用最多的是精馏。由于每一种方法都有一定的局限性,因此常使用几种提纯方法相结合的工艺流程以获得合格的材料。绝大多数半导体器件是在单晶片或以单晶片为衬底的外延片上作出的。成批量的半导体单晶都是用熔体生长法制成的。直拉法应用最广,80%的硅单晶、大部分锗单晶和锑化铟单晶是用此法生产的,其中硅单晶的最大直径已达300毫米。在熔体中通入磁场的直拉法称为磁控拉晶法,用此法已生产出高均匀性硅单晶。在坩埚熔体表面加入液体覆盖剂称液封直拉法,用此法拉制砷化镓、磷化镓、磷化铟等分解压较大的单晶。悬浮区熔法的熔体不与容器接触,用此法生长高纯硅单晶。水平区熔法用以生产锗单晶。水平定向结晶法主要用于制备砷化镓单晶,而垂直定向结晶法用于制备碲化镉、砷化镓。用各种方法生产的体单晶再经过晶体定向、滚磨、作参考面、切片、磨片、倒角、抛光、腐蚀、清洗、检测、封装等全部或部分工序以提供相应的晶片。

新型有机半导体材料据美国物理学家组织网近日报道,一个国际科研团队首次研制出了一种含巨大分子的有机半导体材料,其结构稳定,拥有卓越的电学特性,而且成本低廉,可被用于制造现代电子设备中广泛使用的场效应晶体管。科学家们表示,最新研究有望让人造皮肤、智能绷带、柔性显示屏、智能挡风玻璃、可穿戴的电子设备和电子墙纸等变成现实。在目前的消费市场上,电子产品都很昂贵,主要因为电视机、电脑和手机等电子产品都由硅制成,制造成本很高;而碳基(塑料)有机电子产品不仅制造方便、成本低廉,而且轻便柔韧可弯曲,代表了“电子设备无处不在”这一未来趋势。以前的研究表明,碳结构越大,其性能越优异。但科学家们一直未曾研究出有效的方法来制造更大的、稳定的、可溶解的碳结构以进行研究,直到此次祖切斯库团队研制出这种新的用于制造晶体管的有机半导体材料。有机半导体是一种塑料材料,其拥有的特殊结构让其具有导电性。在现代电子设备中,电路使用晶体管控制不同区域之间的电流。科学家们对新的有机半导体材料进行了研究并探索了其结构与电学属性之间的关系。

自然界的物质、材料按导电能力大小可分为导体、半导体和绝缘体三大类。半导体的电阻率在1mΩ·cm~1GΩ·cm范围,接下来本文就给大家介绍下半导体的材料的实际运用以及新型有机半导体材料的相关内容,想要了解的小伙伴们不妨随本小编一起来看看吧,希望本小编的讲解对将要购买半导体材料的朋友有所帮助。

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在单晶衬底上生长单晶薄膜称为外延。外延的方法有气相、液相、固相、分子束外延等。工业生产使用的主要是化学气相外延,其次是液相外延。金属有机化合物气相外延和分子束外延则用于制备量子阱及超晶格等微结构。非晶、微晶、多晶薄膜多在玻璃、陶瓷、金属等衬底上用不同类型的化学气相沉积、磁控溅射等方法制成。

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