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怎样在画画时“顺便”生产半导体?

研究人员用钙钛矿制作出了玛丽?居里夫人的画像。

半导体材料绘画的过程。

半导体材料是制造发光二极管(LED)等电子元件的重要原料。

phys.org网站当地时间4月12日报道,原子和分子物理学研究所(AMOLF)研究人员Lukas Helmbrecht和Wim Noorduin开发了一种“活性墨水”。这种墨水在同样具有反应性的画布上作画时,会与画布材料发生反应,产生一种能够发出彩色光的半导体。由此,一种制造电子元件的新方法似乎已经触手可及。相关论文于本周发表在《先进材料》杂志中。

想象一下,无需涂料,你可以直接通过让画布本身出现另一种颜色来完成绘制。

Helmbrecht等人用新型离子交换光刻技术达成了类似的目标――“活性墨水”以离子交换方式与“活性画布”发生了反应。他们用这种技术绘制了居里夫人的肖像画。他说:“尽管墨水和画布都是无色的,但当你开始喷涂时,画布上开始出现绿色的图案。”

这项研究是围绕着钙钛矿材料展开的。钙钛矿是一种极具应用前景的半导体材料,可用于生产LED和太阳能电池等产品。

Helmbrecht等发现,将甲基溴化铵溶液喷洒碳酸铅层上,可以将其转化为一种泛绿的钙钛矿。使用其它溶液作为墨水,可以获得蓝色或者红色钙钛矿。研究人员表示,通过选择不同的墨水,可以获取不同成分的钙钛矿。此外,产生的图案也非常精确,因为墨水不会流动。Helmbrecht说:“这项研究的挑战在于确定化学反应条件。墨水用量、压力和画布性质,都是影响‘画作’的未知因素。如果‘配比’不精确,反应是无法进行的。”

Helmbrecht指出,离子交换光刻技术与传统钙钛矿层搭载技术有显著的区别。

“传统方法会导致不同种类的钙钛矿层彼此叠加,新方法产生的是由不同类型的钙钛矿构成的单一层状结构。此外,钙钛矿通常对蚀刻或者冲洗等传统处理方式非常敏感,很容易遭到损坏。使用离子交换光刻技术,可以绕过这些处理过程。”Helmbrecht说,“原则上讲,这是一种将不同钙钛矿半导体应用于芯片或LED产品的简易方法。我们已经证实了新技术的实用价值。借助这种技术,我们生产出了可正常工作的LED。”

科界原创

编译:雷鑫宇

审稿:西莫

责编:陈之涵

期刊来源:《先进材料》

期刊编号:0935-9648

原文链接:

https://phys.org/news/2021-04-semiconductors.html

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