产生电流的棘轮概念

现代材料动态 2011年 第1O期 利用各种半导体材料，如硅和氧化锌，可生产柔性薄膜晶体管 (TFT)。工艺中需要真 空沉积、高温处理以及复杂的传递过程。目前，有机半导体材料迅速发展，但一些半导体材 料的可迁移性低，化学稳定性差。 芬兰Aalto大学的Esko Kauppinen教授解释说：“在低电压下TFTS和 ICs的高速运行需 要高的可迁移性。碳纳米管薄膜具有化学稳定性和高的可迁移性。” 用强力的超声波分散碳纳米管时会缩短碳纳米管的长度，因此碳纳米管导电性的衰减也 是一大挑战。由于分散过程会产生高的接触阻力和杂质的残留，造成 TFT的可迁移性大约 为 l cm ／Vs。根据 Esko Kauppinen教授的看法，采用气体过滤转移工艺，纳米管能保持洁 净且长度不会缩短，可迁移性达到 35m ／Vs。 为了验证这项技术，用一氧化碳为气源，采用气氛压力浮动．催化剂化学气相沉积法来 生长碳纳米管。生长的纳米管被负载在炉外的气体上，在室温下通过过滤薄膜来收集纳米管。 生成的薄膜被转移到聚2，6．萘二酸乙二醇酯基片上，在基片上面生成 TFT电极的均一薄膜。 Esko Kauppinen教授解释说：“在以硅为基础的半导体工业中，采用批量处理来进行光 刻、真空沉积、真空等离子腐蚀等。而这项技术能发展成无需光刻的卷对卷制备工艺，可大 量削减建立 ICs生产线的初始投资。”他还说，这项技术可应用于电子纸、显示器、手机和 RFID电子标签。 英国剑桥大学的电子器件物理专家Henning Sirringhaus教授说：“在碳纳米管集成电路 方面，这项研究工作取得了重要进展。尽管通道的长度 目前还局限在 100个微指令，但其性 能已经能与原有的晶体管电路竞争。 下一步将是展示制备 TFT和 ICs的卷对卷工艺。 (黄文梅 摘译) 自旋电子学进展 一 个由中国的科学家组成的研究团队发现了用石墨烯如何产生自旋电流。该方法涉及到 利用铁磁体的邻近效应和量子泵的自旋分裂单层石墨烯。香港城市大学和中国科技大学的科 学家们通过改变费米能量 (电子能量在固体中分布的水平)来控制自旋电流的极化度，来满 足各类不同的应用。 (黄文梅 摘译) 工艺技术 产生电流的棘轮概念 西班牙巴塞罗那的 Catala研究所的研究人员论证了一种新的电子结构，即产生电流的 “白旋棘轮”。这个新概念可被用来控制自旋运动，在振动信号存在的情况下把振动转化成 均一和有效的旋转，完成在一个方向上的定向自旋迁移。报告结果指出，极化程度为 50％。 白旋棘轮依靠单电子晶体管以及超导体岛和金属铅，能够区别电子自旋和电子。科学家们宣 称这一概念可用来提出量子机械的基本问题，这一概念还开辟了通向超高能量子或自旋计算 7 现代材料动态 2011年 第 1O期 机的道路。 (黄文梅 摘译) 一 种用于印刷电子的粘结技术 一 种具有知识产权的粘结技术能够解决印刷电子元件的层间持久和稳固性的问题。 由于薄膜和基片之间的热膨胀速度不同而产生的压力是造成分层的原因。 由一家先进材料公司，即英国的牛津先进表面集团公司 (OAS) 研发的粘结剂能够使 不同的表面之间牢固地粘结。 该项研究工作在位于英国达拉谟的印刷电子技术中心 (PETEC)以及位于曼彻斯特的有 机材料创新中心 (0MIC)进行。该技术把薄膜表面改性化学与显示系统的柔性晶体管背板 工艺紧密地结合了起来。 该工艺包括用 “Onto technology”技术涂覆材料，可被涂覆到板材、纤维、粉末或小球 上。再采用热处理或紫外线处理，产生持久粘结在材料上的分子层。 Beverley Brown博士解释说：“如果材料在制造工艺中被弯曲，那么任何多层元件都会 处于应力的作用下。由于不同材料的表面和内部的性能存在差别，加剧了层间分离的可能 性 。” 按照研究人员的说法，该工艺不需要基片具有洁净和粗糙的表面。PETEC 的化学家 Beverley Brown博士说，粘结剂能够粘结包括聚合物、各种无机材料和金属在内的大多数材 料。 IDRechEx的执行主席Raghu Das评论说：“它肯定会对一些印刷电子器件的商业化产生 影响，特别是对于某些长寿命的器件，如有机 LED显示器和光伏器件。”然而，他也指出， 与面临的其他诸多挑战如材料从某一层到另一层的迁移、性能的提高、材料寿命的延长、材 料结构等相比较，分层问题仅具有 ‘较低的优先权”’。他还补充说：“如果粘结技术能够用 于各种不同类型的材料，那将是非常有意义的事，因为这样会有大量的材料，包括有机材料 和无机材料可以采用。” (黄文梅 摘译) 用脉冲法制备厚度仅为一个原子的片状材料 一 种类似于石墨，仅有一个原子厚度的分裂层状材料 (splitting layered materials)能促 使电子技术和储能技术有更新的进展。由英国牛津大学和爱尔兰都柏林圣三一学院的科学家 们组成的联合研究团队用超声波脉冲法首次制备出这种纳米片状材料。据说这种制备工艺适 用于包括氮化硼和二硫化钨在内的 150种以上的材料。它可使材料具有高效的热电性能和电 子性能，可用于计算机元件、传感器和电池等。 (黄文梅 摘译) 硬尖光刻技术 一 项采用硬尖，软弹簧光刻的技术可提供快速形成纳米器件和结构的低成本工艺。美国 的研究人员利用柔软的聚合物为衬底，来支持锋利的硅针作为打印头。弹性的聚合物衬底允 8