钨钼二维材料制超薄柔性电子产品研究突破

钨钼二维材料制超薄柔性电子产品研究突破,第1张

在对传统硅材料相关应用研究达到瓶颈时,科学家们试图寻找替代材料,二维材料因具备特殊的单原子层厚特点成为近年来的研究热门,尤其是二硫化钼(MoS2)、二硫化钨(WS2)、二硒化钼(MoSe2)、二硒化钨(WSe2)等过渡金属硫化物(TMDCs)具有优异的光电特性,比较传统硅作为晶体管材料时能够实现更高的电荷迁移率与更低的功率损耗。

斯坦福大学科研人员基于二硫化钼发明了一种仅原子厚度的高性能晶体管,长度不到100纳米,但可以实现在低电压运行时耐受高电流。这使得柔性电子产品达到“薄如蝉翼”的效果成为可能。相关研究成果发表在《Nature Electronics》上。

随着 科技 的发展,虽然柔性电子设备已经在日常生活中“随处可见”了,如颜值较高的曲屏手机、升级版酷炫可折叠手机、不会“硌人”的智能服饰等等,但是人们对柔性电子技术的 探索 仍未止步,至少在轻薄度、可延性等方面仍然具有很大的发展空间。

柔性电子技术一般是通过将有机或无机材料电子器件制作在柔性或可延性的基板上,以使得传统坚硬的电子设备柔性化,从而能够在不规则的条件下稳定运行。最早可以追溯到上世纪60年代,当时科研人员一般以塑料、金属、玻璃、橡胶为基板,并尝试用有机半导体替代硅等无机半导体。

一般而言,材料的轻薄度与其柔性是正相关的,然而对于电子设备而言,轻薄材料的电压耐受性一般比较差,在实际应用过程中存在很大的安全隐患,尤其是应用在医疗数据跟踪器等可穿戴设备当中,基板受热分解、漏电或者是数据异常反馈不及时等都可能对使用者造成生命危险。因此,如何保证电子设备在满足性能条件的前提下趋于轻薄化与小型化,是至今为止研究人员一直在攻克的重要难点之一。

斯坦福大学研究人员提出了一种新的基于层的工艺使超薄电子设备成为可能。他们首先在覆盖有玻璃涂层刚性硅基板上,利用化学气相沉积法使原子厚度MoS2薄膜叠加成为仅三个原子厚度的涂层,该涂层上方覆盖着纳米级图形结构金电极,随后浸入去离子水中将整个器件堆栈剥离,并转移到由聚酰亚胺制成的柔性基板上。

最终包括基板在内的整个柔性场效应晶体管结构厚度仅5微米,且分辨率高、功耗低、散热效果佳。

新工艺在无线通信、“贴肤”电子产品、人体芯片等领域中具有很大的应用前景,目前研究人员正在寻找商业化规模生产的方法。此外,他们尝试利用二硒化钼(MoSe2)和二硒化钨(WSe2)材料验证这种晶体管制造方法的多样性。

国营大型企业

西北机器厂(七零九厂)是我国电子行业开发、研制、生产电子专用设备的大型骨干企业。始建于一九四零年,原属电子工业部军工生产企业,一九八七年划归陕西省主管。全厂现有职工3000余人,其中各类专业技术人员900余人。占地69万平方米,拥有包括加工中心、数控机床在内的机械设备1600余台,厂内铸造、锻压、钣金、焊接、金属切削加工、电器制造、热处理、表面处理、工模具制造、整机装调、喷漆、装箱等机电生产工艺手段齐全;产品质量保证体系和检测系统健全完善,系国防二级计量单位。

几十年来,西北机器厂以独具特色的电子设备产品,为我国的国防建设、军工生产及电子工业提供各类专用设备2000多个品种、6万余台(套),并有300多种产品先后销往俄罗斯、日本、法国、新加坡、伊朗、香港等国家和地区。多次参加了国家重点建设及尖端科研项目的配套工程,为国家多个重点建设项目工程提供了多种力学环境实验设备和电子专用设备。有60多项产品曾荣获国家、部、省级各类奖励和表彰;近50项产品填补了国内空白,实现了替代进口。

1997年,西北机器厂适应市场经济发展要求,通过减员增效、优化组合、改革经营体制,建立起了以总厂宏观调控,分厂独立经营为特色的"集团式分厂经营机制",全厂下属经营性分厂(公司)36个,设计研究所5个,内部管理科学严谨,经营机制高效灵活,生产经营连年以30%的递增速度上升。

西北机器厂现有产品包括10大类:(1)半导体集成电路工艺设备;(2)力学环境及可靠性实验设备;(3)显象管、玻壳及彩管装配生产工艺设备;(4)电线电缆及有色金属加工设备;(5)钨钼丝材料加工设备;(6)电真空生产工艺设备;(7)电子元器件生产工艺设备;(8)钢带剪切、电器绕线及绕簧设备;(9)纺织、印刷及包装工艺设备;(10)滚珠丝杠副、开关元件等配套产品。每年可生产各类设备2000多台。产品质量可靠,售后服务优良。


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