無(wú)需半導(dǎo)體材料的電子器件問(wèn)世，引領(lǐng)電子制造業(yè)新變革
【化工儀器網(wǎng) 項(xiàng)目成果】在科技日新月異的今天，半導(dǎo)體材料作為現(xiàn)代電子工業(yè)的基石，已經(jīng)深刻改變了我們的生活方式，從智能手機(jī)到超級(jí)計(jì)算機(jī)，無(wú)一不依賴于其卓越的性能與穩(wěn)定性。然而，隨著科技的持續(xù)進(jìn)步和對(duì)更高效、更環(huán)保解決方案的追求，電子制造領(lǐng)域迎來(lái)了一項(xiàng)重大突破，美國(guó)麻省理工學(xué)院的研究團(tuán)隊(duì)成功利用全3D打印技術(shù)，制作出了無(wú)需半導(dǎo)體材料的有源電子設(shè)備器件。這一創(chuàng)新成果不僅為未來(lái)的電子制造開辟了全新的路徑，也預(yù)示著電子行業(yè)將迎來(lái)一場(chǎng)深刻的變革。
盡管半導(dǎo)體材料如硅(Si)、鍺(Ge)及化合物半導(dǎo)體等在現(xiàn)代電子技術(shù)中扮演著核心角色，但它們并非沒(méi)有局限性。隨著芯片集成度的不斷提高，摩爾定律逐漸逼近物理極限，如量子隧穿效應(yīng)、熱耗散等問(wèn)題日益凸顯，限制了芯片性能的進(jìn)一步提升。此外，半導(dǎo)體材料的制備過(guò)程復(fù)雜且能耗較高，對(duì)環(huán)境也造成了一定影響。
而該團(tuán)隊(duì)使用的是普通的3D打印機(jī)和成本低廉、可生物降解的材料，成功打印出了這些無(wú)需半導(dǎo)體材料的電子器件。盡管這些器件的性能目前還不足以與傳統(tǒng)半導(dǎo)體晶體管相媲美，但它們已經(jīng)能夠執(zhí)行一些基本的控制任務(wù)，如調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的速度。
這一新技術(shù)的核心在于團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)的一種特殊現(xiàn)象：摻雜銅納米顆粒的聚合物細(xì)絲在通過(guò)大電流時(shí)會(huì)表現(xiàn)出顯著的電阻增加，而一旦停止供電，其電阻又能迅速恢復(fù)到初始狀態(tài)。這種特性使得該材料可以被用作開關(guān)元件，其功能類似于半導(dǎo)體中的晶體管。
在實(shí)驗(yàn)中，團(tuán)隊(duì)嘗試了多種不同摻雜物(包括碳、碳納米管以及石墨烯)的聚合物細(xì)絲，但只有含銅納米顆粒的細(xì)絲展現(xiàn)出了自復(fù)位能力?；谶@一現(xiàn)象，團(tuán)隊(duì)推測(cè)，電流導(dǎo)致的熱效應(yīng)可能使銅粒子擴(kuò)散開來(lái)，從而增加了電阻；而在冷卻后，銅粒子重新聚集，電阻也隨之降低。此外，聚合物基質(zhì)從結(jié)晶態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷B(tài)再轉(zhuǎn)回的過(guò)程，也可能對(duì)電阻的變化有所貢獻(xiàn)。
利用這一原理，團(tuán)隊(duì)開發(fā)出了一種新型邏輯門。這種邏輯門由銅摻雜聚合物制成的細(xì)絲構(gòu)成，可以通過(guò)調(diào)整輸入電壓來(lái)控制電阻變化。此外，向聚合物細(xì)絲中添加其他功能性微粒，還可以實(shí)現(xiàn)更加復(fù)雜多樣的應(yīng)用。這一成果展示了未來(lái)小型企業(yè)自主生產(chǎn)簡(jiǎn)單智能硬件的可能性。
此外，該技術(shù)的另一大優(yōu)勢(shì)在于其環(huán)保性和經(jīng)濟(jì)性。由于采用了成本低廉、可生物降解的材料，這一新技術(shù)在生產(chǎn)過(guò)程中使用的能量更少，產(chǎn)生的廢物也更少，從而大大降低了生產(chǎn)成本并減少了對(duì)環(huán)境的影響。
這一創(chuàng)新成果的問(wèn)世，無(wú)疑為電子制造業(yè)帶來(lái)了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，無(wú)半導(dǎo)體材料的電子器件有望在更多領(lǐng)域得到應(yīng)用，從而推動(dòng)整個(gè)電子行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)。
業(yè)內(nèi)專家表示，盡管目前這些無(wú)半導(dǎo)體器件的性能還無(wú)法完全替代傳統(tǒng)半導(dǎo)體晶體管，但其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和潛力不容忽視。隨著研究的深入和技術(shù)的成熟，這些器件有望在特定領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)對(duì)傳統(tǒng)半導(dǎo)體器件的替代，為電子行業(yè)帶來(lái)更加廣闊的發(fā)展空間。
素材來(lái)源：科技日?qǐng)?bào)
關(guān)注本網(wǎng)官方微信 隨時(shí)閱讀專業(yè)資訊
- 高帶寬示波器中標(biāo)結(jié)果公告 2024-11-01 11:13:39
- 項(xiàng)目名稱：高帶寬示波器采購(gòu)，項(xiàng)目編號(hào)：0705-244002033019/01，招標(biāo)范圍：高帶寬示波器 1套，招標(biāo)機(jī)構(gòu)：上海國(guó)際招標(biāo)有限公司，招標(biāo)人：上?？萍即髮W(xué)
- 我國(guó)核儀器儀表領(lǐng)域國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化工作取得新突破 2024-10-28 09:03:25
- 據(jù)市場(chǎng)監(jiān)管總局消息，近期，我國(guó)提出并牽頭推動(dòng)在國(guó)際電工委員會(huì)核儀器儀表技術(shù)委員會(huì)（IEC/TC45）成立帶電粒子加速器和核設(shè)施人工智能兩個(gè)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)新工作組，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)在核儀器儀表領(lǐng)域牽頭成立國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)機(jī)構(gòu)零的突破。
- 上海大學(xué)高速示波器中標(biāo)結(jié)果公告 2024-10-17 11:50:16
- 項(xiàng)目名稱：高速示波器，項(xiàng)目編號(hào)：0613-244024104931/01，招標(biāo)范圍：高速示波器，招標(biāo)機(jī)構(gòu)：上海機(jī)電設(shè)備招標(biāo)有限公司，招標(biāo)人：上海大學(xué)
- 超900萬(wàn)預(yù)算 安徽理工大學(xué)采購(gòu)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備 2024-10-16 09:42:58
- 近日，安徽理工大學(xué)就“安徽理工大學(xué)2024高峰學(xué)科科研儀器設(shè)備購(gòu)置項(xiàng)目（二）”發(fā)布公開招標(biāo)公告，預(yù)算金額為916.58萬(wàn)元。
版權(quán)與免責(zé)聲明
- 凡本網(wǎng)注明“來(lái)源：化工儀器網(wǎng)”的所有作品，均為浙江興旺寶明通網(wǎng)絡(luò)有限公司-化工儀器網(wǎng)合法擁有版權(quán)或有權(quán)使用的作品，未經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)不得轉(zhuǎn)載、摘編或利用其它方式使用上述作品。已經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)使用作品的，應(yīng)在授權(quán)范圍內(nèi)使用，并注明“來(lái)源：化工儀器網(wǎng)”。違反上述聲明者，本網(wǎng)將追究其相關(guān)法律責(zé)任。
- 本網(wǎng)轉(zhuǎn)載并注明自其它來(lái)源（非化工儀器網(wǎng)）的作品，目的在于傳遞更多信息，并不代表本網(wǎng)贊同其觀點(diǎn)或和對(duì)其真實(shí)性負(fù)責(zé)，不承擔(dān)此類作品侵權(quán)行為的直接責(zé)任及連帶責(zé)任。其他媒體、網(wǎng)站或個(gè)人從本網(wǎng)轉(zhuǎn)載時(shí)，必須保留本網(wǎng)注明的作品第一來(lái)源，并自負(fù)版權(quán)等法律責(zé)任。
- 如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)等問(wèn)題，請(qǐng)?jiān)谧髌钒l(fā)表之日起一周內(nèi)與本網(wǎng)聯(lián)系，否則視為放棄相關(guān)權(quán)利。
