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驗室（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。
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Talapin的研究團(tuán)隊搜尋過多種無機(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，能同時保有導(dǎo)電性，因而可自動地因應(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。
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“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)。
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Dmitri Talapin的研究團(tuán)隊開發(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，因為不同的半導(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，研究人員們證實了這個概念，他們計劃進(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在實驗室中研究可塑性半導(dǎo)體材料。
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“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)有一個大型的組織打算把我們的研究成果轉(zhuǎn)變成針對現(xiàn)實世界應(yīng)用的一連串新技術(shù)?！?/p>
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。
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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 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。
編譯：Susan Hong