美開發(fā)出無缺陷半導(dǎo)體納米晶體薄膜
[導(dǎo)讀]據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)8月21日（北京時間）報道，美國麻省理工學(xué)院的研究人員利用電子束光刻技術(shù)和剝離過程開發(fā)出無缺陷半導(dǎo)體納米晶體薄膜。這是一種很有前途的新材料，可廣泛應(yīng)用并開辟潛在的重點研究領(lǐng)域。相關(guān)報告發(fā)表
據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)8月21日（北京時間）報道，美國麻省理工學(xué)院的研究人員利用電子束光刻技術(shù)和剝離過程開發(fā)出無缺陷半導(dǎo)體納米晶體薄膜。這是一種很有前途的新材料，可廣泛應(yīng)用并開辟潛在的重點研究領(lǐng)域。相關(guān)報告發(fā)表在近期出版的《納米快報》雜志網(wǎng)絡(luò)版上。
半導(dǎo)體納米晶體的大小決定了它們的電子和光學(xué)性質(zhì)。但想通過控制納米晶體在表面上的布置，形成具有均勻結(jié)構(gòu)的薄膜卻十分困難。典型的納米晶體薄膜一般都有能限制自身效用的裂縫，使得科研人員無法測量這些材料的基本特性。
此次制成的無缺陷薄膜的導(dǎo)電率約為傳統(tǒng)方法制成的有裂縫薄膜的180倍。科學(xué)家稱，這一制造方法還能應(yīng)用于硅表面，制成30納米寬的薄膜。其訣竅在于使薄膜結(jié)構(gòu)變得均勻，緊貼在二氧化硅基座上。這能通過在納米晶體層沉積于硅表面之前，將稀薄的聚合物層覆蓋在表面上實現(xiàn)。據(jù)推測，納米晶體表面上細(xì)小的有機(jī)分子亦能幫助它們與聚合物層相結(jié)合。
在研究的最初階段，科研人員生產(chǎn)出的納米薄膜能發(fā)出不可見的紅外光。但基于這種系統(tǒng)的工作十分單調(diào)，因為每次微調(diào)都需要進(jìn)行耗時頗長的電子顯微鏡檢查。而當(dāng)成功獲取能發(fā)出可見光的半導(dǎo)體納米晶體圖案時，意味著研究團(tuán)隊能夠大幅加快開發(fā)新技術(shù)的速度。即使納米薄膜低于光學(xué)顯微鏡的分辨率限制，納米晶體亦可作為一個光源，使它們變得可見。
研究人員表示，這種納米晶體薄膜可以得到多種應(yīng)用。因為它們不僅能發(fā)光，也能吸收多種顏色的光。這有助于形成高分辨率顯示器屏幕上的發(fā)光像素，或是制成新類型的高效、廣譜太陽能電池。同時，這種材料還可被用于開發(fā)針對少量特定生物分子的高敏度探測器，例如作為毒素篩選系統(tǒng)或是醫(yī)藥檢測設(shè)備等。另外，這種技術(shù)的成功也開啟了有關(guān)電子在納米晶體薄膜內(nèi)如何移動的新研究，此前這一直被視為學(xué)界的一大難題。
總編輯圈點
想評估一種薄膜材料的性能，就看它的結(jié)構(gòu)和缺陷。在制備中任何缺陷的出現(xiàn)，都可迅速演變成為后續(xù)產(chǎn)品的災(zāi)難譬如文中提到的高分辨率顯示器，薄膜裂縫很可能會使一臺昂貴設(shè)備完全失效。因此對研發(fā)者來說，沒什么能比攀升到更高質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)還重要了。而像麻理開發(fā)的這種納米結(jié)構(gòu)材料，質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)很大程度上取決于生長和制備工藝，在襯底材料上生長半導(dǎo)體薄膜的手法很常見，但做到無缺陷，才真正顯功力。
半導(dǎo)體納米晶體的大小決定了它們的電子和光學(xué)性質(zhì)。但想通過控制納米晶體在表面上的布置，形成具有均勻結(jié)構(gòu)的薄膜卻十分困難。典型的納米晶體薄膜一般都有能限制自身效用的裂縫，使得科研人員無法測量這些材料的基本特性。
此次制成的無缺陷薄膜的導(dǎo)電率約為傳統(tǒng)方法制成的有裂縫薄膜的180倍。科學(xué)家稱，這一制造方法還能應(yīng)用于硅表面，制成30納米寬的薄膜。其訣竅在于使薄膜結(jié)構(gòu)變得均勻，緊貼在二氧化硅基座上。這能通過在納米晶體層沉積于硅表面之前，將稀薄的聚合物層覆蓋在表面上實現(xiàn)。據(jù)推測，納米晶體表面上細(xì)小的有機(jī)分子亦能幫助它們與聚合物層相結(jié)合。
在研究的最初階段，科研人員生產(chǎn)出的納米薄膜能發(fā)出不可見的紅外光。但基于這種系統(tǒng)的工作十分單調(diào)，因為每次微調(diào)都需要進(jìn)行耗時頗長的電子顯微鏡檢查。而當(dāng)成功獲取能發(fā)出可見光的半導(dǎo)體納米晶體圖案時，意味著研究團(tuán)隊能夠大幅加快開發(fā)新技術(shù)的速度。即使納米薄膜低于光學(xué)顯微鏡的分辨率限制，納米晶體亦可作為一個光源，使它們變得可見。
研究人員表示，這種納米晶體薄膜可以得到多種應(yīng)用。因為它們不僅能發(fā)光，也能吸收多種顏色的光。這有助于形成高分辨率顯示器屏幕上的發(fā)光像素，或是制成新類型的高效、廣譜太陽能電池。同時，這種材料還可被用于開發(fā)針對少量特定生物分子的高敏度探測器，例如作為毒素篩選系統(tǒng)或是醫(yī)藥檢測設(shè)備等。另外，這種技術(shù)的成功也開啟了有關(guān)電子在納米晶體薄膜內(nèi)如何移動的新研究，此前這一直被視為學(xué)界的一大難題。
總編輯圈點
想評估一種薄膜材料的性能，就看它的結(jié)構(gòu)和缺陷。在制備中任何缺陷的出現(xiàn)，都可迅速演變成為后續(xù)產(chǎn)品的災(zāi)難譬如文中提到的高分辨率顯示器，薄膜裂縫很可能會使一臺昂貴設(shè)備完全失效。因此對研發(fā)者來說，沒什么能比攀升到更高質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)還重要了。而像麻理開發(fā)的這種納米結(jié)構(gòu)材料，質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)很大程度上取決于生長和制備工藝，在襯底材料上生長半導(dǎo)體薄膜的手法很常見，但做到無缺陷，才真正顯功力。
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