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  • MIT的研究人员,从左至右依次为:关桥,jeehwan金贤秒。琴,孔维,相勋培,Jaewoo垫片,读桑戈,Chanyeol彩

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工程师混搭材料,使新的有弹性的电子

用新的技术,澳门太阳城最新网站的研究可以剥离和堆栈的金属氧化物的薄膜 - 化学化合物可以被设计,为具有独特的磁性和电子性质。该膜可以是混合和匹配,以创建多官能的,灵活的,电子器件,如太阳能供电的电子皮肤和织物。

用新的“剥离和堆叠”方法制造下一代设备包括电子芯片APR佩戴在皮肤上。 看视频


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在任何电子装置的心脏是一个冷,硬计算机芯片,覆盖在半导体晶体管和其他元件的微型城市。因为计算机芯片是刚性的,电子设备,他们的动力,我们的智能手机:比如,笔记本电脑,手表,电视机,是不灵活的多。

现在澳门太阳城最新网站的工程师开发的过程可能是关键制造电子灵活,具有成本效益的方式多种功能。

该过程被称为“远程外延”和涉及生长大,厚的晶片相同的材料制成,其上覆盖在石墨烯的中间层上的半导体材料的薄膜。研究人员成长为十一半导体薄膜,他们可以剥离它与石墨烯覆盖的晶片上,然后再使用晶圆,这可能是昂贵的本身取决于它的制成材料的类型了。以这种方式,该团队可以复制并剥掉任何数量的薄的,柔性的,半导电膜,采用了相同的底层晶片。

今天在杂志上发表了一篇论文 性质中,研究人员证明他们可以使用远程外延生产任何功能性材料的独立式膜。更重要的是,膜制成它们可以由不同的材料,这些叠加,以产生柔性多功能电子装置。

研究人员希望这一过程可能被用于生产各种用途的电子弹性的电影,包括支持虚拟现实隐形眼镜,太阳能皮那模具到您的汽车的轮廓,电子织物作出回应的天气,柔性电子产品和其它好象直到现在那东西是奇迹的电影。

“您可以使用此技术来混合和匹配任何半导体材料有新的设备功能,在一个灵活的芯片,”金,机械工程澳门太阳城最新网站的副教授说jeehwan。 “你可以做任何形状的电子产品。”

Kim的共同作者包括炫秒。琴,Sungkyu金,孔维,关乔,陈鹏,Jaewoo垫片,相勋培,Chanyeol财,路易吉ranno,seungju SEO,读桑戈,杰克逊鲍尔,以及澳门太阳城最新网站卡罗琳·罗斯,以及合作者从大学弗吉尼亚大学宾夕法尼亚州立大学中山大学大学威斯康星大学麦迪逊分校在康奈尔大学,,,,和韩国原子能研究所。

购买时间

金正日和他的同事们报道了他们 初步结果 在2017年使用远程外延然后,能够生产它们是由第一配售上的厚半导体材料石墨烯层的薄的柔性膜,从异金属的晶片昂贵组合制成。它们流入每个金属在石墨烯覆盖的晶片的原子,发现原子形成在所述晶体图案一样的底层晶片石墨烯的顶部的膜。石墨烯提供不粘表面从中研究人员能够剥开新片,留下石墨烯覆盖的晶圆,他们可以重复使用。 

在2018年,研究小组发现,他们可以利用遥控器来使外延从金属半导体材料组3和元素周期表第5,但不能从组4原因,他们发现, 归结为极性或流过石墨烯和原子在下面的晶片之间的原子上的各个电荷。

因为ESTA实现,金正日和他的同事们试图日益异国半导体组合都有数。所报道的这种新的纸张,该球队远程用来​​使从复合氧化物半导体膜弹性外延 - 从氧和其他元素制成的化学化合物中的至少两个。已知的复合氧化物是具有宽范围的电和磁性质的,并且一些组合可以产生电流或拉伸时物理暴露于磁场。

Kim说灵活制造的复合氧化物的膜可以打开大门到新havesting能量的设备,如片材或覆盖物的能力即拉伸响应于振动和产生电力作为结果。到现在为止,复合氧化物材料已经制造仅在刚性,毫米厚的晶片,具有有限的柔韧性,并因此限制能量产生电势。

研究者们的好办法有自己的进程,使复杂的氧化膜。他们最初发现,当他们试图使复合氧化物:如钛酸锶(锶,钛的化合物,和三个氧原子),氧原子,它们流过倾向于绑定与石墨烯的碳原子数的石墨烯,蚀刻掉石墨烯代替以下下面的晶片的图案和锶和钛具有结合的位。作为令人惊讶的简单的解决,所述第二添加的层的石墨烯的研究人员。

“那我们看到了石墨烯的第一层被腐蚀掉的时间,氧化化合物已经形成,因此氧元素,十一这些化合物它的形式需要,并不互动,大量石墨烯,”金说。 “因此,石墨烯的两层购买一些时间ESTA化合物形式”。

皮尔和堆栈

他们的研究小组使用过程中,使来自多个复合氧化物材料新微调的薄膜,剥离各100纳米的超薄层,因为它是制造。它们还能够堆叠在一起不同的复合氧化物材料制成的层和由有效他们略微加热,制备柔性多功能设备一起粘合它们。

“这是堆叠多个纳米薄膜像积木,因为在厚的晶片的形式存在的所有官能电子材料已经不可能的第一示范,”金说。

在一个实验中,该球队堆叠在一起不同的复合氧化物的两层薄膜:钴铁氧体,已知在磁场的存在下膨胀,PMN-PT,以材料当被拉伸时,其产生电压。当多层膜中的研究人员暴露于磁场时,两个层一起都工作扩展并产生一小电流。 

结果表明,远程外延可灵活用于从材料具有不同功能,这在以前是很难合并成一个设备的组合使电子设备。在钴铁氧体和PMN-PT的情况下,每个具有不同的结晶材料的图案。这表示,金正日传统外延工艺,在高温下材料中的一种晶圆上生长,可选用的材料只有在它们的晶体图案相匹配。这说我与远程外延,研究人员可以做出许多不同的电影,使用不同的,可重复使用的晶圆,然后叠在一起,不管它们的晶体图案。

“这项工作的大照片,你可以在一个地方合并完全不同的材料结合在一起,” Kim说。 “现在你能想象由包括传感器层制成薄的柔性设备,计算系统,电池,太阳能电池,所以你能有一个灵活的自供电,互联网的-东西堆叠芯片”。

该小组正在研究半导体薄膜的各种组合和正在开发的设备的原型,如一些金呼吁“电子纹身” - 灵活透明的芯片,可以连接并贴合人的身体感觉和无线中继生命体征如温度和压。

“我们现在可以做薄,柔软,可穿戴电子产品具有最高的功能,” Kim说。 “刚剥离和堆起来。”

研究是研究人员在澳门太阳城最新网站之间,并在威斯康星大学麦迪逊分校,这是由DARPA支持的密切合作的结果。


主题: 电子产品, 石墨烯, 机械工业, 研究, 纳米科学和纳米技术, 材料科学与工程, DMSE, 工程学院

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