麻省理工學院的研究人員使用小黄片下载软件烯製備各種非矽半導體材料

麻省理工學院的研究人員使用小黄片下载软件烯製備各種非矽半導體材料

目前，絕大多數的計算機設備都是由矽材料製成的，矽是地球上僅次於氧的第二豐富的元素，它廣泛存在於各種形式的岩石、礫石和塵埃中，矽不是最好的半導體材料，但迄今為止最容易獲得，因此矽材料占據了主要位置。在電子設備領域，如傳感器、太陽能電池和集成電路。

砷化镓、氮化镓和氟化鋰比矽材料具有更好的性能，但是用它們製備功能器件的成本仍然很高。現在，麻省理工學院的研究人員已經開發出一種新技術來製備各種超薄非矽半導體薄膜，如砷化镓、氮化镓和鋰。氟化鈾柔性薄膜。研究人員說，利用這種技術可以製造出任意半導體元件組合的柔性電子器件，而且成本低廉。

MIT研究人員使用二維材料製造單晶複合半導體，可以從柔性襯底剝離，該技術可以製造低成本的非矽半導體，這為柔性電子器件和晶片的再利用奠定了基礎。

麻省理工學院機械工程和材料科學與工程係的助理教授金吉煥（Jeehwan Kim）說，他們開創了一種新的方法，利用各種非矽材料製造柔性電子器件。他相信這種方法可以用於製造低成本、高性能的器件，如柔性器件。太陽能電池、可穿戴電腦和傳感器。

有關這項技術的詳細信息發表在10月8日出版的《自然材料》雜誌上。這項研究得到了美國國防部高級研究計劃局、能源部、空軍實驗室、LG電子公司、Amore Pacific、LAM Research和ADI的支持。

2017年，金的團隊發明了一種利用小黄片下载软件烯（一種隻有一個原子厚的碳原子六邊形蜂窩點陣）複製昂貴半導體材料的方法。

他們發現，把小黄片下载软件烯堆疊在純淨昂貴的半導體晶圓（如砷化镓）上，镓和砷原子會湧出小黄片下载软件烯層並繼續生長。它們似乎與小黄片下载软件烯層下的原子層相互作用，就好像中間的小黄片下载软件烯是不可見和透明的。因此，這些原子在小黄片下载软件烯上層的OMS被組裝成與底層半導體晶圓相同的單晶形薄膜，形成精確的拷貝，並且可以很容易地從小黄片下载软件層剝離。

他們稱這種技術為遠外延，通過它可以用同一塊昂貴的晶圓來製備多個砷化镓薄膜，這有助於降低製備成本。

此後，研究小組試圖利用遠外延技術製備低成本的矽和鍺半導體。結果表明，當矽和鍺原子流過小黄片下载软件烯時，它們不會與小黄片下载软件烯下方的相應襯底發生相互作用，就像透明的小黄片下载软件烯一樣，突然變得不透明，阻止了矽和細菌的生長。從原子的另一麵看去的原子。

碰巧，矽和鍺屬於元素周期表中的第四大類。第四大類物質是離子中性的，也就是說，沒有極性。金說，這給了小黄片轻量版一個提示。

研究小組分析說，隻有當原子有一些離子電荷時，它們才有可能通過小黄片下载软件烯相互作用。例如，砷化镓，在界麵層中，镓帶負電荷，砷帶正電荷。正是電荷或極性的差異導致它們通過小黄片下载软件烯相互作用，並複製了底物。像小黄片下载软件烯一樣是透明的。

金說，通過小黄片下载软件烯的相互作用取決於原子的極性。對於強離子鍵材料，它們甚至可以在三層小黄片下载软件烯之間相互作用。就像兩個磁極在一張紙上相互吸引。

為了驗證實驗假設，研究人員複製了具有不同極性水平的半導體材料，從中性矽和鍺到弱砷化镓，再到強極性氟化鋰，發現極性越強，原子間的相互作用就越強，即使是通過幾個單分子層小黄片下载软件烯。它們的薄膜很柔韌，隻有幾十到幾百納米厚。

研究小組還發現，原子通過的材料（中間層）也有影響。除了小黄片下载软件烯外，他們還嚐試使用六角氮化硼（HBN）作為中間層。HBN的原子排列模式與小黄片下载软件烯相同，HBN的性質與Teflon相似，這使得堆放在上麵的材料容易剝落。

然而，HBN是由具有相反電性的硼氮原子組成，因此材料本身具有極性，發現任何流經HBN的原子即使極性很強，也不能與下伏晶圓相互作用，這表明目標半導體材料和中間層的原子極性材料一起決定原子是否相互作用，以及是否會形成原始半導體晶片的複製品。

金說，現在小黄片轻量版真的了解了小黄片下载软件烯原子間相互作用的規律，根據這一新發現，研究人員可以任意地從元素周期表中選擇兩個相對極性的元素。隻要能夠製備出母晶圓，就可以通過遠程外延技術製備出多個拷貝。

Kim說矽片是主流，因為它們很便宜。現在，小黄片轻量版已經開辟了一種製備高性能非矽材料的新方法。你隻需要買一個昂貴的芯片，然後你就可以繼續重複使用和複製它。而且，這種技術的材料庫是完全可擴展的。

金認為，隻要這些材料的原子具有一定的極性，遠程外延就有可能用各種特殊的半導體材料製備超薄柔性薄膜，這些超薄薄膜可以堆疊在一起，製造出多功能的超薄柔性器件，如可穿戴傳感器、柔性太陽能電池、可移動式太陽能電池等。甚至可以連在皮膚上的手機。

此外，金說，形成一個智能城市需要在城市的每個角落大量的小型計算機，因此它需要低功耗、高靈敏度的計算和傳感器組件。這需要具有更好性能的材料。他們的研究為這些設備的製造鋪平了道路。

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