研究人員制出硒化鎘納米晶體能被涂在塑料上
據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)近日?qǐng)?bào)道,最近,美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)研究人員展示了一種硒化鎘納米晶體,能被“印”或“涂”在柔軟塑料上,制成多種性能優(yōu)良的電子設(shè)備。相關(guān)論文發(fā)表在最近的《自然·通訊》雜志上。
論文指導(dǎo)教授謝理·卡甘介紹,目前便攜電腦及其他設(shè)備的顯示器上用的是非晶體硅,根據(jù)硒化鎘納米晶體的性能標(biāo)準(zhǔn),其運(yùn)載電子的速度比非晶體硅要快22倍。除了速度快,硒化鎘還有沉積溫度上的優(yōu)勢(shì):非晶體硅所需的工藝要在幾百度的高溫下操作,而硒化鎘納米晶體可以在室溫下實(shí)現(xiàn)沉積和軟化,使其能采用更靈活的塑料底片。此外,研究人員還選用了特殊的配合基,也就是從納米晶體表面伸出來的化學(xué)鏈,能使電路被壓入膠片時(shí),提高其電導(dǎo)率。 “雖然人們對(duì)硒化鎘電子傳輸?shù)难芯恳呀?jīng)很多,但此前還無法利用它們的優(yōu)良性能!鳖I(lǐng)導(dǎo)該研究的工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院材料科學(xué)與工程系博士生戴維·金說,“我們研究中的創(chuàng)新是用了新的配合基,能很容易地轉(zhuǎn)移到柔韌塑料上,而其他配合基會(huì)讓塑料融化! 納米晶體可分散在墨水狀的液體中,因此可用多種沉積技術(shù)來制作電路,研究人員所用的是一種旋轉(zhuǎn)噴涂法,通過離心力拉起表面的一層薄薄溶液。除此之外,通過浸漬、噴霧或噴墨打印的方式都可以。 制作工藝是先在柔軟塑料上用影版印上底層的電極圖案,劃出線路區(qū),再用影版界定出上層導(dǎo)電區(qū),用黃金連成電路。此外還需加入絕緣的氧化鋁層和30納米的納米晶體涂層,最后用影版沉積法在頂層做出電極,形成最終的電路!爸谱鲝(fù)雜電路就像搭建多層建筑,黃金好比是樓梯,讓電子可以在樓層之間運(yùn)動(dòng)!笨ǜ收f。 研究人員利用這種工藝制作了一個(gè)變極器、一個(gè)放大器和一個(gè)環(huán)形振蕩器,并測(cè)試了納米晶體在這3種電路中的性能。該工程學(xué)院電氣與系統(tǒng)工程系博士生賴育明說:“變極器是構(gòu)建更復(fù)雜電路的基本器件;放大器能在模擬電路中放大信號(hào);環(huán)形振蕩器能在數(shù)字電路的多階段傳播‘開’‘關(guān)’信號(hào)。” “這些電路的操作電壓都只有幾伏特,如果你想用電池來驅(qū)動(dòng)便攜電子設(shè)備,它們必須是低壓的,否則就不管用!笨ǜ收f,而這些鎘硒化納米晶體電路結(jié)合了柔韌性、相對(duì)簡(jiǎn)單的制作工藝和低能耗的優(yōu)點(diǎn),為生物醫(yī)學(xué)和安全應(yīng)用領(lǐng)域的新型設(shè)備、各種傳感器及其他方面的應(yīng)用鋪平了道路。 |