新式半导体焊料刷新10倍电迁移率纪录

　　透过在摄氏几百度的温度下产生液化处理的电晶体，美国的研究人员们最新写下了新的世界纪录。他们利用一种“神奇的焊料”，以一种能够适应不同半导体的新式无机焊料为基础，成功地接合了原先无法进行焊接的半导体。

　　这种焊料还可以采用积层的方式，透过接合粉末的形式成为连续的单晶材料，制作出新的半导体材料;而且，这种新式焊料甚至还能用于 3D 列印，接合原本完全不相容的材料。

　　这种神奇的焊料是由美国芝加哥大学(University of Chicago)携手能源部阿岗国家实验室(ANL)与伊利诺理工学院(Illinois Institute of Technology)共同开发的。

　　“我们的‘焊料’是一种可作为液体使用的无机水溶性材料，能够在适度的加热下变成一种无机的半导体，”芝加哥大学教授Dmitri Talapin表示，“其诀窍在于找到一种可溶性且不起反应的化学物质，而且它也不至于污染半导体表面。”

　　博士后研究员Jaeyoung Jang透过环境控制的手套箱进行新的半导体焊料研究。

　　(来源：美国芝加哥大学)

　　Talapin的研究团队搜寻过多种无机化合物，最后才找到了这种正确结合镉、铅和铋的液体形式。这种焊料在用于接合两种以往无法进行焊接的材料时，能同时保有导电性，因而可自动地因应原先无法顺利焊接的材料特征进行调整，然后分解并重新形成一种无缝的接合。此外，由于这是一种液化的材料，因而能够经由混合其粉末形式制造成焊料，然后施加摄氏几百度的适度加热，制造出一种就像是以单晶方式从高温炉中生长出来的新型态半导体。它还可用于 3D 列印，形成新材料并转化为各种形状与尺寸。

　　芝加哥大学教授Dmitri Talapin主导的研究团队开发出一种新式焊料，能够成功接合以往无法焊接的各种半导体。

　　(来源：美国芝加哥大学)

　　“我们发现可以用很细的粉末来进行焊接，以便连接晶粒，并制造出电迁移率媲美单晶的材料，”Talapin表示，“关于3D列印——目前还在开发阶段。我们现在主要集中在热电材料的研究。”

　　Dmitri Talapin的研究团队成功开发出一种可接合不同半导体类型的神奇焊料，克服以往无法焊接的挑战。

　　(来源：美国芝加哥大学)

　　Dmitri Talapin的研究团队开发出的神奇焊料克服了传统上无法接合不同半导体表面的障碍，因为不同的半导体表面通常对于杂质与结构性缺陷十分敏感。如今，研究人员们证实了这个概念，他们计划进一步最佳化目前的配方，并积极寻找可展现更佳效果的其他化合物。

　　芝加哥大学博士候选人Hao Zhang在实验室中研究可塑性半导体材料。

　　(来源：美国芝加哥大学)

　　“接下来我们将继续寻找更好的焊料、为其进行详细的特征化，以及展示有关的新应用，”Talapin表示，“目前已经有一个大型的组织打算把我们的研究成果转变成针对现实世界应用的一连串新技术。”

　　芝加哥大学博士候选人Dmitriy Dolzhnikov正加热液化材料，使其转变成半导体焊料。

　　(来源：美国芝加哥大学)

　　研究人员们认为，透过为这种新材料进行积层制造，将有助于推动 3D 列印、平面显示器、太阳能电池以及热电发电机为物联网(IoT)装置供电的发展。他们甚至想像可透过减层制造的方式制造电晶体，从而实现一种新式的开关;就像目前以积层方式开发出具有高性能特色的元件一样。这些电晶体可利用混合于液体焊料的粉末列印出来，然后在蒸发后留下单晶般的高性能半导体。