导读


最近,科学家们开发出一种由C60、石墨烯、六方氮化硼组合而成的新材料,通过这种材料制造出的电子设备,不仅具有前所未有的导电速度,并且重量轻、低成本、耐用、还便于在大型半导体工厂进行制造。


关键字

石墨烯新材料柔性电子半导体

背景


如今,越来越多的智能手机、智能硬件、可穿戴电子设备进入市场,成为我们生活的一部分,极大地方便和丰富了我们的生活。


但是,这些设备基本上都是由硅制成,所以会存在一些缺陷,例如低成本高和容易破损。所以,电子产品生产商们一直都在寻找廉价、柔性、耐用的材料来制造这些设备。


然而,对于新型电子设备和材料,笔者曾在之前的多篇文章中有过介绍。


(图片来源于:斯坦福大学/Bao lab)



(图片来源于:伊利诺伊大学

(图片来源于: Stefan Wachter/维也纳技术大学 )

(图片来源于:Katharina Weber)




(图片来源于: Graphene Flagship)


创新

今天,我们介绍要介绍一种新型材料,它有望最终将手机等智能电子设备从容易破碎的悲惨境遇中解救出来。



(图片来源于: 英国贝尔法斯特女王大学

由这种新材料制造出的动态混合设备,不仅具有前所未有的导电速度,并且重量轻、低成本、耐用、还便于在大型半导体工厂进行制造。


该项目的国际科研团队由英国贝尔法斯特女王大学、美国斯坦福大学、加州大学、加州州立大学、日本国家材料科学研究所的世界一流科学家组成。


这项研究的论文发表于在极富盛名的《美国化学会纳米》杂志上,它打开了进一步探索新材料的大门。

技术

团队发现,通过将半导体分子C60,与分层材料例如石墨烯和六方氮化硼(hBN) 相结合,能创造出一种独特的材料,彻底革新智能设备的概念。



(图片来源于: 参考资料【2】)

这种材料组合之所以可以成功,是因为 hBN 提供了稳定性、电子兼容性、以及将电荷与石墨烯隔离;同时,C60可以将光线转化为电力。通过这种组合材料制造出的任何智能电子设备,都将具备独特的混合特性,而这些特性是单个材料所不具备的。


科学家们通过范德华相互作用,让化合物聚集到一起,并且以预先定义好的方式组装。

价值

对于这项研究的价值,我们一起看看英国贝尔法斯特女王大学数学和物理系博士 Elton Santos 是怎么说的。


“我们的研究展示了这种新型‘神奇材料’具有和硅相似的物理特性,但是化学稳定性、亮度和柔性方面有了提高,所以可以应用于智能设备,并且将是不容易破损的。”


“这种材料也意味着,由于设备的架构,这些设备将利用较之前更少的能量,所以提供的电池寿命将更长,电击将更少。”

未来


团队目前还有一个有待解决的问题,就是石墨烯和新材料的架构缺少“带隙”,而这点对于电子设备的开关操作来说很关键。

然而,研究团队正在寻找一种潜在的解决方案:过渡金属硫化物(TMDs)。目前它很热门,因为其化学性质十分稳定,且能用于生产的原料很多,带隙可以和硅相比。所以,TMDs制成的半导体将绕过带隙的问题,科学家很快将制成真正的晶体管。


参考资料


【1】http://www.qub.ac.uk/Connect/News/Allnews/Queensresearcherleadsinternationalteamtodiscoverythatcouldendcrackedsmartdevices.html

【2】http://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsnano.7b00551



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新型石墨烯复合材料:未来电子设备将更便宜、耐用、轻便!
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