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一种更便宜,更环保的生长晶体半导体膜的方法

密歇根大学化学家已经开发出一种更环保,更便宜的方法来制造单晶半导体薄膜,组件是我们所有电动小工具的核心。

无机半导体的单晶膜是几乎所有电子产品的基石,包括智能手机,电脑和太阳能电池板。最快的集成电路具有由硅上的锗膜组成的晶体管。但是这些材料通常仅在高温下制备,复杂的机械涉及有害气体。

由化学副教授Stephen Maldonado领导的UM团队发明了一种在室温下使用可以组装几美元的设备同时合成和沉积晶体半导体膜的方法。

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“我们的方法不需要多余的热量,一切都是在水溶液中完成的,所以我们没有使用任何有毒的前体,”马尔多纳多说。“而我们这样做并不牺牲材料的结晶度的任何质量,这通常是权衡的。”

要做到这一点,马尔多纳多和他的团队制作一个薄的,液态的金属薄膜,它放在一个与基板上连接的电源上。当金属膜通电时,该膜的表面上的分子(如果它们与水接触)可以被还原成它们的元素部分。在这种情况下,将溶解的氧化锗单元转化成溶解在液态金属膜中的锗原子。

“如果液态金属膜足够薄,则锗原子将沉淀出来,但是在底部有选择性的并且作为均匀的结晶膜。马尔多纳多说。“关于这个很酷的事情是,我们正在采取一种氧化的前体,就像你在自然界中会发现的一样 - 在一个过程中,我们可以生产一种技术相关的电影,它是一个大型的连续的水晶。

马尔多纳多表示,他的团队的下一步将是与硅同样的过程。化学更细微,但原理是一样的。

最终,没有复杂的机械和高温,马尔多纳多的过程可以提供更便宜,更环保的方式来生产半导体。

马尔多纳多说:“这个星球上每个人都没有机会接触先进的电子产品是有原因的。” 制造高性能半导体器件需要大量的基础设施。“

“这个过程,在它的关键要素方面,我们在谈论RadioShack可以得到的东西,你不需要高温,你不需要精心制作的机器,你只需要一个手段来绘制和测量当前,但电子,你可以从字面上放在一起$ 20,这项工作是迈向了一步半导体制造行业,可以由任何人运行,任何地方。”

该团队的研究发表在美国化学学会杂志上。

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