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新方法有望实现更容易的纳米级制造

发布时间:2019-01-28 15:14:10 来源:

芝加哥大学和阿贡国家实验室的科学家们发现了一种精确设计纳米材料图案的新方法,可以为下一代日常电子设备开辟新的道路。

这项于7月28日发表在“ 科学”杂志上的新研究预计将使这些材料易于在LED显示屏,手机,光电探测器和太阳能电池等各种产品中使用。虽然纳米材料对未来的设备很有前途,但将它们构建成复杂结构的方法却是有限且规模较小的。

“这是将量子点和许多其他纳米材料从概念验证实验转移到我们可以使用的真实技术所需的一步,”共同作者,UChicago化学教授,纳米材料中心科学家Dmitri Talapin说。在阿贡。“这真的扩大了我们的视野。”

现代计算的基础是一个称为晶体管的微小开关,通过一种称为光刻技术的技术一次制造数十亿。这一过程使智能手机便宜且无处不在,通过铺设带图案的“面罩”并用紫外线照射它,从一层有机聚合物中雕刻出模板。在将新材料沉积在顶部之后,将聚合物模板抬起以露出图案。几轮这样的图案化在材料上构建了微型晶体管。

但该方法有其局限性。只有少数材料可以这样形成图案; 它最初是为硅而开发的,随着半个世纪以来硅对电子产品的统治,科学家们正在展望未来的材料。

其中一个受欢迎的途径是纳米材料 - 微小的金属或半导体晶体。在这种规模下,它们可以具有独特且有用的特性,但是制造它们的设备一直很困难。

这项名为DOLFIN的新技术将不同的纳米材料直接制成“墨水”,从而绕过了铺设聚合物模板的需要。Talapin和他的团队精心设计了用于单个颗粒的化学涂层。这些涂层与光反应,因此如果您通过图案化的掩模照射光线,光线会将图案直接转移到下面的纳米颗粒层中 - 将它们连接成有用的器件。

“我们发现这些模式的质量与最先进技术的模式相当,”首席作者,UChicago的博士后研究员Yuanyuan Wang说。“它可以与各种材料一起使用,包括半导体,金属,氧化物或磁性材料 - 所有材料都常用于电子制造业。”

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