 Исследовательская группа из Университета Чикаго продемонстрировала, как полупроводники могут быть припаяны и при этом сохранять хорошую электронную производительность. Ученые разработали новую химию для широкого класса композиций, имеющих отношение к технологически важным полупроводникам.
Полупроводники являются ключевым материалом в большинстве электроники. От компьютерных чипов до солнечных элементов, эти материалы проводят электричество, и дают возможность генерировать и контролировать электрический ток. Соединения, разработанные исследователями, можно использовать, чтобы соединить куски полупроводников. Исследователи и инженеры долго боролись с объединением полупроводниковых поверхностей, которые очень чувствительны к примесям и структурных дефектов.
Если поставить два куска полупроводника рядом друг с другом, каждый шов будет уникальным и в большинстве случаев будет блокировать перенос зарядов. Вы не будете в состоянии сделать достаточно хорошую электронную схему, просто принимая различные полупроводниковые части и прижимая их друг с другом, как вы это можно было бы сделать с металлами.
Исследователи разработали соединения кадмия, свинца и висмута, которые могут быть применены в качестве жидкости или пасты, чтобы присоединить два куска полупроводника при их нагревании до нескольких сотен градусов по Цельсию, что является мягким значением по отраслевым стандартам. Их паста преобразуется в чистый материал, согласованный с композиционно склеенными частями. После нанесения в виде жидкости или пасты, они разлагаются с образованием шовного соединения.
Ожидается, что припой будет использоваться в ближайшее время производителям, желающим соединить полупроводниковые детали, но это также может привести к появлению новых рынков в растущей полупроводниковой промышленности. Например, это позволит вести 3D печать полупроводников и создать возможности для новых технологий.
Пайка полупроводников вряд ли окажет большое влияние на сегодняшнюю массовую кремниевую технологию, но может привести к развитию менее дорогих полупроводников, необходимых для вступления в новые рынки, такие как печатная электроника, 3D печать, плоские дисплеи, производство солнечных батарей и термоэлектрические генераторы электроэнергии для Интернета вещей.
Для печатной электроники требуется монтаж полупроводников из маленьких кусочков, соединенных вместе, как Лего. Для соединения этих кусочков потребуется припой, клей или разъемы.
В современных телевизорах с плоским экраном крошечный транзистор оперирует с каждым пикселем. Эти транзисторы в настоящее время производятся с помощью вакуумных методов, но отраслевые эксперты ожидают, что это может измениться и привести к печати на других, менее дорогих решений на основе технологий.
Интернет вещей является растущей сетью бытовых объектов, которые могут общаться с помощью миниатюрных автоматических веб-серверов. Крошечные датчики будут интегрированы в зданиях и мостах, чтобы немедленно сообщить об трещинах или других ошибках структуры. Полупроводникам будет необходимо преобразовать солнечный свет или тепло на электрические токи, используемых для приема, обработки и передачи информации в такой сети.
Это требует очень недорогих полупроводников для электронных схем и устройств, которые приходят по существу по цене почтовой марки. Печать электроники аналогична печати почтовых марок. Проблема заключается в химии, чтобы найти правильные «чернила». Сейчас открытки и журналы просто выглядят красочными, но нет ничего, что мешает им быть красочным и электронно активными одновременно.
Солнечные батареи также представляют собой более выгодный, высоко конкурентный, многомиллиардный годовой рынок, который также находится в поиске улучшенных технологических методов производства для полупроводников.
|
