突破！美科學(xué)家正探索用納米晶體墨水3D打印晶體管！

晶體管是現(xiàn)代微電子中最重要的半導(dǎo)體器件，具有能耗低、壽命長、可靠性高等諸多優(yōu)點(diǎn)。但也正是因?yàn)槿绱�，它的制造也非常�?fù)雜，需要專門的高溫的高真空設(shè)備才能完成。不過現(xiàn)在，美國賓夕法尼亞大學(xué)(以下簡稱賓大)的工程師們相信，他們已經(jīng)找到了一種新方法能夠更好的制造出晶體管，就是使用含有納米晶體的墨水將其3D打印出來。

這項(xiàng)研究是在賓大工程和應(yīng)用科學(xué)學(xué)院教授Cherie Kagan等人的領(lǐng)導(dǎo)下完成的，起始于將構(gòu)成晶體管的納米晶體分散到不同的可打印液體中，從而制造出納米晶體墨水。據(jù)南極熊了解，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)總共開發(fā)出了四種這樣的墨水，分別是導(dǎo)體（銀）、絕緣體（氧化鋁）、半導(dǎo)體 （硒化鎘），以及結(jié)合了摻雜劑的導(dǎo)體（銀銦混合物）。雖然它們的性質(zhì)不同，卻都可以令控制設(shè)備傳送正/負(fù)電荷。

在制成這些作為原材料的墨水后，科學(xué)家們通過專門的旋涂技術(shù)將它們印制到了以柔性塑料制成背景結(jié)構(gòu)上。不過如果要進(jìn)行大規(guī)模制造，使用專門的墨水3D打印機(jī)效果會(huì)更好�！斑@些墨水都是膠體，與普通2D打印機(jī)使用的墨水很相似，”Kagan解釋說：“不過它們卻具有所有制造晶體管需要的導(dǎo)電屬性。”

此次的研究成功將這種墨水以特定圖案實(shí)現(xiàn)了沉積，從而制造出了具有實(shí)際功能的晶體管，而這在之前從未實(shí)現(xiàn)過。“實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，晶體管的所有部分，包括金屬層、絕熱層、保溫層、半導(dǎo)體層，甚至摻雜半導(dǎo)體都通過這種方法制成�！眳⑴c研究的韓國地質(zhì)礦產(chǎn)研究所研究員Ji-Hyuk Choi表示。

另外，由于印制時(shí)需要的溫度不高，所以在同一個(gè)柔性塑料結(jié)構(gòu)上同時(shí)做出幾個(gè)晶體管也是可以實(shí)現(xiàn)的。

“在低溫下更大面積的制造晶體管一直都是一些技術(shù)和產(chǎn)品夢(mèng)寐以求的，比如物聯(lián)網(wǎng)、大面積柔性電子和可穿戴設(shè)備等�！盞agan表示：“雖然我們還沒有開發(fā)出需要的全部技術(shù)，但由于這些材料是液體的，所以從理論上來說，利用它們進(jìn)行3D打印是完全可行的。”

目前，研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)將相關(guān)成果寫成了論文，發(fā)表到了著名的《Science》雜志上。在一些專家看來，由于在未來，人類對(duì)電子產(chǎn)品的需求必定會(huì)猛增，所以這種方法是極具發(fā)展?jié)摿Φ摹?br />
延伸閱讀：《美國大學(xué)成功使用新型導(dǎo)電墨水3D打印出雷達(dá)電子部件》

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