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俄罗斯研制新半导体 厚度是头发五千分之一;柔性瞬态电子器件有望实现低成本制造;

集微网  · 公众号  · 硬件  · 2017-05-11 07:19

正文

1.俄罗斯研制新半导体 厚度是头发五千分之一;

2.柔性瞬态电子器件有望实现低成本制造;

3.同济大学MOFs纳米荧光探针研究再获重要进展;

4.合肥在利用弹性常数高效计算材料热导率方法方面取得进展;

5.先进逻辑制程冲冲冲 5纳米世代在望



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1.俄罗斯研制新半导体 厚度是头发五千分之一;


  新浪美股讯 北京时间10日 俄罗斯卫星网报道,俄罗斯托木斯克国立大学新闻处发布消息称,该学校学者开始从气相有机分子中制出半导体。


  为了制造半导体,研究人员使用可制造超细薄膜的设备,薄膜的厚度是人类头发的五千分之一。消息中称,研制出的半导体可以用于制造分子纳米电子设备。


  据学者称,新技术可以形成分子间非常牢固的联系,这将显著延长技术仪器的寿命。此外,能量消耗将显著减少,并且处理速度也将提高数倍。


  新的半导体还将比以前的价格便宜很多。生产有机半导体不需要过高的温度,300-400摄氏度足够了,这至少比生产非有机半导体时低1倍。



2.柔性瞬态电子器件有望实现低成本制造;



科技日报讯 (通讯员赵习钧 记者冯国梧)用注射器将微型电子芯片注入人体,发挥功用后的芯片自动溶解在人体之中,这是有如科幻电影的场景,而如今柔性瞬态电子器件的开发将这一想象变为可能。近日,天津大学精仪学院生物微流体和柔性电子实验室的黄显教授与密苏里科技大学Heng Pan教授合作,在瞬态电子制造领域取得重大突破,实现了在低温状态和无水环境下的柔性瞬态电子器件的加工。相关研究成果在线发表在电子和材料领域国际权威学术刊物《Small》和《Advanced Materials》上。


黄显教授设计研发出两项柔性瞬态电子器件加工新技术——光脉冲烧结和激光蒸镀,可以实现在低温状态和无水环境下瞬态器件的低成本制造。


光脉冲烧结,即以对生物体本身无害的金属锌为原料,将锌的纳米颗粒打磨到100纳米以内,从而获得瞬态金属纳米颗粒。研磨后纳米粒子好比“墨水”,利用光脉冲方式将“墨水”直接烧结到可溶解的聚合物基底上,从而“绘制”出高导电性瞬态金属图案,创造了目前基于印刷方式的瞬态金属颗粒导电率的最高记录。


激光蒸镀技术,则是通过激光扫描锌纳米颗粒的方式制造导电瞬态金属图案。将锌纳米颗粒沉积在玻璃片上并进行激光扫描,锌纳米颗粒会由于激光加热而形成锌的蒸汽,最终在生物可溶性基底上冷凝沉积。通过对玻璃片和生物可溶性基底之间距离的控制,来控制蒸汽沉积的速率,还可以通过控制激光的速度与扫描路线来设计图案,控制每一位点的导电性能。


这两项技术为全球瞬态电子制造领域首次应用,克服了瞬态金属纳米颗粒易受空气中的氧气和水分影响的缺点,为瞬态电子技术的发展提供了重要的加工方法。                    



3.同济大学MOFs纳米荧光探针研究再获重要进展;


  随着人类活动和工农业的迅速发展,生活、农业和工业废水日益增多,对人类的生活和生态环境造成了极严重的影响。在各种环境污染事故中,水污染发生的频率一直处于首位。由于污染范围广、持续时间长、污染隐蔽性及不可生物降解,离子污染已成为水环境安全中最突出的问题。因此,建立水体污染性离子的快速检测技术,对于环境污染风险防控、保护人体健康及生态环境,都有着至关重要的作用。而要建立水体污染性离子的快速检测,能够实现多组分污染离子同时检测的传感器不可或缺。

      近年来,荧光检测方法因其灵敏度高、检出限低、准确性好、操作简单等优点在分析物检测方面得到了迅速的发展。我校化学科学与工程学院闫冰教授课题组一直从事稀土光功能杂化材料和微纳固体的研究工作,在光功能集成、器件及传感应用上取得了一系列重要的进展,近期提出通过稀土离子功能化构造多发光中心,利用其不同光响应行为实现光传感的系统策略,提供了基于MOFs材料构建传感器的新方法,为实现多组分污染离子的同时检测提供了简单、经济且实用的技术手段。



      该课题组在将稀土离子成功组装到金属有机骨架(MOFs)后,利用稀土离子优异的发光性能和MOFs独特的结构特性设计了多种单一污染性离子和分子的荧光探针(Chem. Commun. 2015, 51, 7737-7740、14509-14512; 2016, 52, 2265-2268. J. Mater. Chem. C 2016, 4, 8514-8521. Nanaoscale, 2016, 8, 2881-28861、2047-12053. J. Mater Chem. A 2017, 5, 2215-2223. Adv. Funct. Mater. 2017, 27, 1603856等)。为适应复杂的水体环境增加传感器的实际应用性,近日课题组尝试将离子识别与逻辑运算相结合,成功实现了水体中多种污染性离子(Hg2+, Ag+, S2-)的同时检测,构筑了智能分子搜索器。该工作利用富含吡啶氮原子的UMOFs通过配位后合成的方式引入稀土离子(Eu3+),在与各种离子的作用中因能量转移及骨架结构的差异调节多种发光中心(B485,G530,R614)构建逻辑网络,并通过该逻辑网络实现以离子浓度为输入的模糊逻辑运算(FLS, y = f(x̅))。此模糊逻辑模型处理了离子浓度与荧光强度之间非线性关系的不确定性从而实现多组分共存中离子的定量检测。相关研究成果“Intelligent Molecular Searcher from Logic Computing Network Based on Eu(III) Functionalized UMOFs for Environmental Monitoring” 发表在国际知名期刊《Advanced Functional Materials》(Adv. Funct. Mater. 2017, 27, 1700247, 期刊影响因子11.382)上。论文第一作者为课题组博士生许晓玉,她曾获得两次博士研究生国家奖学金,和氏璧奖学金,同济大学优秀学生等奖项,以第一作者发表一区论文7篇,二区论文3篇,其中3篇一区论文为ESI高被引论文。

      以上研究为荧光传感与分子逻辑运算的相结合提供了可行的设计理念,为MOFs基的稀土光功能杂化材料在传感上的器件化提供了新的制备和组装方法,该方法及其相关技术手段简单、经济且实用。该研究工作获得了国家自然科学基金面上项目(21571142)的资助。

 同济大学



4.合肥在利用弹性常数高效计算材料热导率方法方面取得进展


近期,中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所物质计算科学研究室研究员张永胜在利用弹性常数计算材料热导率研究方面取得新进展,相关结果以Lattice thermal conductivity evaluated using elastic properties为题发表在《物理评论B》上 (Physical Review B 95, 155206 (2017))。


  热电材料是一种可以将热能直接转换成电能的功能材料,在改善能源与环境问题方面具有良好的应用前景。从理论上寻找良好的新型热电材料一直是热电研究领域的重要课题之一。材料的热导率是表征材料热电性能的重要物理量,然而,从理论上计算材料的热导率需要求解材料的声子玻尔兹曼输运方程或详细研究材料的声子振动性质,这使得理论计算材料的热导率非常耗时且困难,不利于快速高效地寻找出新型热电材料。热电材料的研究指出,原子间相互作用弱的材料,具有强烈的非简谐效应,使得其晶格热导率较低。从力学性能上看,弱的原子间相互作用会导致材料的弹性常数较低。


   因此,张永胜提出了一种利用材料弹性常数计算材料热导率的方法。该方法首先通过第一性原理计算了材料的弹性常数,然后利用弹性常数与声速的关系,求出了材料的德拜温度Q;利用弹性常数随体积的变化关系,得到了材料的格瑞尼森常数g;最后利用Slack提出的热导率k与德拜温度Q、格瑞乃森常数γ之间的关系式:从理论上计算出了材料的热导率;并用该方法计算了3种不同结构类型(Rock-salt,Zincblende,Wurtzite)的多种二元半导体化合物的德拜温度Qe,格瑞乃森常数ge和热导率ke,其计算结果和利用声子性质计算到的结果相吻合。计算结果表明,该方法可以快速且有效计算出材料的热导率,这在高通量快速预测新型热电材料方面具有重要意义。


  以上研究得到了国家自然科学基金面上和合肥科教中心项目等的资助。


  文章链接


 


  图1. 3种不同结构类型的化合物利用弹性常数计算得到的德拜温度Qe与利用声子性质得到的德拜温度Qw的对比图。


 


  图2. 3种不同结构类型的化合物利用弹性常数计算得到的格瑞乃森常数ge与利用声子性质得到的格瑞乃森常数gw的对比图。


 

图3. 3种不同结构类型的化合物利用弹性常数计算得到的热导率ke与实验测得的热导率kexp的对比图。


  中国科学院网站                   



5.先进逻辑制程冲冲冲 5纳米世代在望


虽然摩尔定律(Moore’s Law)即将失效的说法,基本上已经成为半导体产业的共识,但全球主要晶圆制造/代工厂对于先进制程的发展投入,仍不遗余力。 包含台积电、三星电子(Samsung)、格罗方德(GlobalFoundries)、英特尔(Intel)等重量级晶圆制造/代工厂,均已将10奈米以下制程节点列入其技术发展路线图。


其中,台积电将在2018年正式进入7奈米世代,并于2020年率先进入5奈米制程;三星与英特尔目前则将重心放在10奈米制程上,并预计在2019年下半到2020年间先后进入7奈米制程。


与IBM渊源深厚的格罗方德,其技术发展路线则颇有另辟蹊径的意味。 该公司除了将继续推进标准CMOS的制程技术外,还将全空乏(Fully Depleted, FD)技术列为发展重点。 与标准CMOS制程相比,FD制程最大的优势在于闸极漏电流更低,因此组件的静态功耗可以进一步下降。


不过,FD技术发展上最大的瓶颈在于需要极为庞大的投资,以便将该制程推向量产。 另一方面,由于主要晶圆制造业者都采用CMOS制程,因此FD技术的产能规模恐怕难以跟标准CMOS制程相提并论,这会是FD技术要在市场上与CMOS技术竞争最大的挑战所在。新电子


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