无需半导体材料的电子器件问世

发布时间:2024-10-23  

美国麻省理工学院团队在电子制造领域取得一项重要进展:他们利用全3D打印技术,制作出了不需要半导体材料的有源电子设备器件。这一突破性研究发表在新一期《虚拟与物理原型》杂志上,为将来的电子制造开辟了新途径。

团队使用普通的3D打印机和成本低廉、可生物降解的材料,打印了这些无半导体器件。虽然这些器件性能还不足以与传统半导体晶体管相比,但它们已能执行一些基本的控制任务,比如调节电动机的速度。这项新技术使用的能量较少,产生的废物也更少,不仅降低了生产成本,还减少了对环境的影响。

实验过程中,团队发现掺杂铜纳米颗粒的聚合物细丝具有一种特别的现象:当通过大电流时,材料会表现出显著的电阻增加;而一旦停止供电,其电阻又迅速恢复到初始状态。这种特性使该材料可被用作开关元件,类似于半导体中的晶体管。团队尝试了多种不同掺杂物(包括碳、碳纳米管以及石墨烯)的聚合物细丝,但只有含铜纳米颗粒的细丝展现出了自复位能力。

基于这种现象,团队认为,电流导致的热效应或使铜粒子扩散开来,增加了电阻;而在冷却后,铜粒子重新聚集,电阻随之降低。此外,聚合物基质从结晶态转变为非晶态再转回的过程,也可能对电阻的变化有所贡献。

利用这一原理,团队开发出一种新型逻辑门,它由铜掺杂聚合物制成的细丝构成,可以通过调整输入电压来控制电阻变化。

此外,向聚合物细丝中添加其他功能性微粒,还可实现更加复杂多样的应用。这一成果展示了未来小型企业自主生产简单智能硬件的可能性。

逻辑门是数字逻辑电路基本单元,“或”“与”“非”“或非”“与非”,任何复杂的逻辑电路都可由这些逻辑门组成。晶体管可以实现对输出电流的开关控制,通过不同电路配置,实现多个逻辑门功能。此次,科研团队成功利用全3D打印技术,制作出了不需要半导体材料的有源电子设备组件。虽然性能不足以媲美晶体管,但掺杂铜纳米颗粒的聚合物细丝已经具备基本的控制功能,且这种材料成本低、废物少,或能成为晶体管的“平替”。

封面图片来源:拍信网

文章来源于:全球半导体观察    原文链接
本站所有转载文章系出于传递更多信息之目的,且明确注明来源,不希望被转载的媒体或个人可与我们联系,我们将立即进行删除处理。
服务
平台入驻

我们与500+贴片厂合作,完美满足客户的定制需求。为品牌提供定制化的推广方案、专属产品特色页,多渠道推广,SEM/SEO精准营销以及与公众号的联合推广...详细>>

原厂代理商合作

利用葫芦芯平台的卓越技术服务和新产品推广能力,原厂代理能轻松打入消费物联网(IOT)、信息与通信(ICT)、汽车及新能源汽车、工业自动化及工业物联网、装备及功率电子...详细>>

闲置物料合作

充分利用其强大的电子元器件采购流量,创新性地为这些物料提供了一个全新的窗口。我们的高效数字营销技术,不仅可以助你轻松识别与连接到需求方,更能够极大地提高“闲置物料”的处理能力,通过葫芦芯平台...详细>>

生态合作

我们的目标很明确:构建一个全方位的半导体产业生态系统。成为一家全球领先的半导体互联网生态公司。目前,我们已成功打造了智能汽车、智能家居、大健康医疗、机器人和材料等五大生态领域。更为重要的是...详细>>

加工与定制类服务商合作

我们深知加工与定制类服务商的价值和重要性,因此,我们倾力为您提供最顶尖的营销资源。在我们的平台上,您可以直接接触到100万的研发工程师和采购工程师,以及10万的活跃客户群体...详细>>

线上代理合作

凭借我们强大的专业流量和尖端的互联网数字营销技术,我们承诺为原厂提供免费的产品资料推广服务。无论是最新的资讯、技术动态还是创新产品,都可以通过我们的平台迅速传达给目标客户...详细>>

邮件营销及广告服务

我们不止于将线索转化为潜在客户。葫芦芯平台致力于形成业务闭环,从引流、宣传到最终销售,全程跟进,确保每一个potential lead都得到妥善处理,从而大幅提高转化率。不仅如此...详细>>