据科技日报消息，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”。
扫码，立即预报名，了解详情
随着5G/6G通信和新能源汽车等新兴市场的快速发展，宽禁带半导体材料如碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）、金刚石和氧化镓等因其卓越的物理和化学特性，正在推动相关产品的研发和应用场景的扩展。这些材料在新型显示技术、5G/6G通信网络、新能源汽车的电子系统、电动汽车充电设施、光伏和风力发电、激光雷达、微波射频器件、物联网（IoT）、自动驾驶技术和人工智能等战略性新兴产业中展现出了巨大的应用潜力和市场需求。
在这样的背景下，Carbontech 2024宽禁带半导体及创新应用论坛将聚焦于这些新型半导体材料的产业发展现状，并对应用中的技术难点进行深入的探讨和分析。论坛涉及两大主题：宽禁带半导体材料及器件进展、技术难点与产业化解决方案。论坛旨在促进行业内的交流合作，推动宽禁带半导体材料的技术进步和产业应用，解决在研发和商业化过程中遇到的问题，以期加速这些材料在各领域的应用，并促进相关产业的创新和发展。
扫码，立即预报名，了解详情
/让专业的人相聚，共同陪伴中国金刚石产业发展/
Carbontech 2024 W1馆部分参展企业：
说明：本文部分素材来自网络公开信息，由作者重新编写，转载请备注来源，本平台发布仅为了传达一种不同视角，不代表对该观点赞同或支持。
