绿色科技生产晶体半导体

文章作者:密歇根大学

密歇根大学(University of Michigan)的化学家们开发了一种更环保、更经济的单晶半导体薄膜制造工艺，这种薄膜是所有电子产品的核心部件。

无机半导体的单晶薄膜是几乎所有电子产品的基础，包括智能手机、电脑和太阳能电池板。最快的集成电路是由硅上的锗薄膜组成的晶体管。然而，这类材料通常只能在高温下制备，使用含有有害气体的复杂机械。

由化学副教授Stephen Maldonado领导的研究小组发明了一种方法，可以在室温下从水中同时合成和沉积晶体半导体薄膜，使用的设备只需花费几美元即可组装。

马尔多纳多说:“我们的方法不需要多余的热量，而且所有过程都是在水溶液中进行的，所以我们没有使用任何有毒的前体。”“而且我们这样做不会牺牲材料的结晶度，这通常是一种权衡。”

为了做到这一点，Maldonado和他的团队制作了一种薄的液态金属薄膜，它附着在一个与电源相连的衬底上。当它们使金属薄膜通电时，薄膜表面的分子——如果它们与水接触的话——可以被还原为它们的元素部分。在这种情况下，单位溶解的氧化锗转化成锗原子溶解到液态金属薄膜。

“如果液态金属薄膜足够薄，锗原子将析出，但有选择地在底部形成均匀的晶体薄膜。”Maldonado说。“这很酷的一点是，我们采用了一种氧化前体，就像你在自然界中发现的那样，通过一个步骤，我们就可以生产出一种技术上相关的薄膜，它是一个大的连续晶体。”Maldonado说，他的团队的下一步将是用硅做同样的过程。化学成分更加微妙，但原理是一样的。

最终，不用复杂的机械和高温，马尔多纳多的工艺可以提供一种更便宜、更环保的半导体生产方式。
马尔多纳多说:“地球上的每个人都不能使用先进的电子设备是有原因的。”“制造高性能半导体设备需要大量的基础设施。”

“这个过程，就其关键要素而言——我们说的是你可以在RadioShack买到的东西。你不需要高温，不需要精密的机械。你只需要一种方法来绘制和测量电流，但你可以真正地花20美元组装电子产品。这项工作是朝着任何人、任何地方都可以运作的半导体制造业迈进的一步。”

该团队的研究发表在《美国化学学会杂志》上。