新式半導(dǎo)體焊料刷新10倍電遷移率紀(jì)錄

　　透過在攝氏幾百度的溫度下產(chǎn)生液化處理的電晶體，美國的研究人員們最新寫下了新的世界紀(jì)錄。他們利用一種“神奇的焊料”，以一種能夠適應(yīng)不同半導(dǎo)體的新式無機(jī)焊料為基礎(chǔ)，成功地接合了原先無法進(jìn)行焊接的半導(dǎo)體。

　　這種焊料還可以采用積層的方式，透過接合粉末的形式成為連續(xù)的單晶材料，制作出新的半導(dǎo)體材料;而且，這種新式焊料甚至還能用于 3D 列印，接合原本完全不相容的材料。

　　這種神奇的焊料是由美國芝加哥大學(xué)(University of Chicago)攜手能源部阿崗國家實(shí)驗(yàn)室(ANL)與伊利諾理工學(xué)院(Illinois Institute of Technology)共同開發(fā)的。

　　“我們的‘焊料’是一種可作為液體使用的無機(jī)水溶性材料，能夠在適度的加熱下變成一種無機(jī)的半導(dǎo)體，”芝加哥大學(xué)教授Dmitri Talapin表示，“其訣竅在于找到一種可溶性且不起反應(yīng)的化學(xué)物質(zhì)，而且它也不至于污染半導(dǎo)體表面?！?/p>

　　博士后研究員Jaeyoung Jang透過環(huán)境控制的手套箱進(jìn)行新的半導(dǎo)體焊料研究。

　　(來源：美國芝加哥大學(xué))

　　Talapin的研究團(tuán)隊(duì)搜尋過多種無機(jī)化合物，最后才找到了這種正確結(jié)合鎘、鉛和鉍的液體形式。這種焊料在用于接合兩種以往無法進(jìn)行焊接的材料時(shí)，能同時(shí)保有導(dǎo)電性，因而可自動(dòng)地因應(yīng)原先無法順利焊接的材料特征進(jìn)行調(diào)整，然后分解并重新形成一種無縫的接合。此外，由于這是一種液化的材料，因而能夠經(jīng)由混合其粉末形式制造成焊料，然后施加攝氏幾百度的適度加熱，制造出一種就像是以單晶方式從高溫爐中生長出來的新型態(tài)半導(dǎo)體。它還可用于 3D 列印，形成新材料并轉(zhuǎn)化為各種形狀與尺寸。

　　芝加哥大學(xué)教授Dmitri Talapin主導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)出一種新式焊料，能夠成功接合以往無法焊接的各種半導(dǎo)體。

　　(來源：美國芝加哥大學(xué))

　　“我們發(fā)現(xiàn)可以用很細(xì)的粉末來進(jìn)行焊接，以便連接晶粒，并制造出電遷移率媲美單晶的材料，”Talapin表示，“關(guān)于3D列印——目前還在開發(fā)階段。我們現(xiàn)在主要集中在熱電材料的研究?！?/p>

　　Dmitri Talapin的研究團(tuán)隊(duì)成功開發(fā)出一種可接合不同半導(dǎo)體類型的神奇焊料，克服以往無法焊接的挑戰(zhàn)。

　　(來源：美國芝加哥大學(xué))

　　Dmitri Talapin的研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)出的神奇焊料克服了傳統(tǒng)上無法接合不同半導(dǎo)體表面的障礙，因?yàn)椴煌陌雽?dǎo)體表面通常對于雜質(zhì)與結(jié)構(gòu)性缺陷十分敏感。如今，研究人員們證實(shí)了這個(gè)概念，他們計(jì)劃進(jìn)一步最佳化目前的配方，并積極尋找可展現(xiàn)更佳效果的其他化合物。

　　芝加哥大學(xué)博士候選人Hao Zhang在實(shí)驗(yàn)室中研究可塑性半導(dǎo)體材料。

　　(來源：美國芝加哥大學(xué))

　　“接下來我們將繼續(xù)尋找更好的焊料、為其進(jìn)行詳細(xì)的特征化，以及展示有關(guān)的新應(yīng)用，”Talapin表示，“目前已經(jīng)有一個(gè)大型的組織打算把我們的研究成果轉(zhuǎn)變成針對現(xiàn)實(shí)世界應(yīng)用的一連串新技術(shù)。”

　　芝加哥大學(xué)博士候選人Dmitriy Dolzhnikov正加熱液化材料，使其轉(zhuǎn)變成半導(dǎo)體焊料。

　　(來源：美國芝加哥大學(xué))

　　研究人員們認(rèn)為，透過為這種新材料進(jìn)行積層制造，將有助于推動(dòng) 3D 列印、平面顯示器、太陽能電池以及熱電發(fā)電機(jī)為物聯(lián)網(wǎng)(IoT)裝置供電的發(fā)展。他們甚至想像可透過減層制造的方式制造電晶體，從而實(shí)現(xiàn)一種新式的開關(guān);就像目前以積層方式開發(fā)出具有高性能特色的元件一樣。這些電晶體可利用混合于液體焊料的粉末列印出來，然后在蒸發(fā)后留下單晶般的高性能半導(dǎo)體。