宾州大学在开发用纳米晶体油墨3D打印晶体管技术

栏目:母婴用品

更新时间:2021-08-28

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宾州大学在开发用纳米晶体油墨3D打印晶体管技术

产品简介

众所周知,晶体管是电子产品中最基本的建构单元,它主要用作分解需要缩放、电源、稳压和信号调制的电路。

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本文摘要:众所周知,晶体管是电子产品中最基本的建构单元,它主要用作分解需要缩放、电源、稳压和信号调制的电路。

众所周知,晶体管是电子产品中最基本的建构单元,它主要用作分解需要缩放、电源、稳压和信号调制的电路。然而,晶体管的生产毕竟一个高度简单的过程,必须高温、低真空的设备。  如今,美国宾夕法尼亚大学(UniversityofPennsylvania)的工程师们在该校工程和应用科学学院CherieKagan教授的率领下早已寻找了一种生产这种设备的新方法:以一种液体纳米晶体“墨水”的形式顺序沉积其部件。  他们的这一近期研究成果早已被公开发表在了《Science》杂志上。

有评论指出这一技术为将电器元件内置到柔性或者可穿着应用于中关上了大门,此外,这一技术拒绝的温度很低,而且需要相容各种各样的材料。因此可以意识到其应用于范围将不会非常辽阔。  据理解,研究者基于纳米晶体的场效应晶体管是用于复涂抹技术绘制柔性塑料背衬上的。不过这一过程最后有可能通过增材生产系统,比如3D打印机来已完成。

  研究人员一开始必须将晶体管所必须的纳米晶体,或者说球形的纳米尺寸颗粒集中在液体中,生产出有纳米晶体油墨。据报,Kagan的团队总共研发出有了一组四种油墨,分别是:一种导体(银)、一种绝缘体(氧化铝)、一种半导体(硒简化镉),以及一种融合了掺杂剂的导体(银和铟的混合物)。

科学家们可以通过向晶体管的半导体层掺入杂质来掌控装置传输于是以或胜的电荷。  “这些材料是胶体,就像喷墨打印机中的墨水。”Kagan说道:“但是你可以取得想的任何属性,比如导体、半导体或绝缘体等,而我们的问题是如何将其移往在表面上,构成功能晶体管。

”  这些纳米油墨的电性能早已被分别证实,但是它们之前还从没被人组在一起构成原始的装置。“这是第一次此类的研究。”该研究团队的成员之一,韩国地质矿产研究所得高级研究院Choi说道:“结果显示,晶体管的所有组件,还包括金属层、绝热层、保温层、半导体层,甚至掺入半导体都可以由纳米晶体做成。”  但是要构建它们就必须在一种细致的图案结构里将其分层或者混合。

  首先,银纳米晶体颗粒通过液体沉积在用于了光刻掩模的柔性塑料表面,然后很快转动将其绘在了一个平层上。该掩模随后被偷走,留给了被做成晶体管栅电极形状的银油墨。研究人员接着在上面再行复涂抹一层基于氧化铝纳米晶体的绝缘体油墨,之后再行覆盖面积一层基于硒简化镉晶体颗粒的半导体层,最后再行用掩模覆上铟/银混合物,由其做成晶体管的源极和漏极。然后再行在比较较低的温度下冷却,该铟掺入不会从这些电极蔓延到半导体部件里。

  “用于基于溶液的材料展开操作者的要点在于,当您加到第二层时,要保证第一层不被卷走。”Kagan说道。“我们被迫对纳米晶体展开表面处置,无论是一开始它们在溶液里的时候还是沉积之后,这主要是为了确保它们享有准确的电属性以及需要按照我们期望的方式硬在一起。

”  由于该基于油墨的生产工艺是在较低的温度下(与当下基于真空的方法比起)已完成的,因此研究人员们需要在同一个柔性塑料背衬上同时作出几个晶体管。  “在更大面积、更加较低温度条件下制作晶体管仍然是很多新兴技术执着的目标,比如物联网、大面积柔性电子和可穿着设备等。”Kagan说道:“我们还没已完成所有适当环节的研发,所以它们目前还无法打印机。

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但是由于这些材料都是基于溶液状态的,因此理论上说道,它们几乎可以通过增材生产来分解晶体管。


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