Forschungsmethode revolutioniert Bau von selbstmontierenden Elektronikgeräten mit flüssigem Metall und Graphen.

Lesezeit: 2 Minuten
Durch Kathy Schmidt
- in
Zusammenbau von 3D-Chips in einem futuristischen Labor.

BerlinForscher der North Carolina State University haben eine neue Methode zur Herstellung von selbstmontierenden elektronischen Geräten entwickelt. Dieser neue Ansatz ermöglicht die schnellere und kostengünstigere Produktion von elektronischen Komponenten wie Dioden und Transistoren im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren, die oft langsam sind und fehlerhafte Chips erzeugen. Diese Technik, bekannt als Direct Metal-Ligand (D-Met) Reaktion, könnte in Zukunft zur Schaffung fortschrittlicherer elektronischer Geräte führen.

Die D-Met-Technik verwendet flüssige Metallpartikel aus einer Legierung namens Field’s Metall, die Indium, Wismut und Zinn enthält. Hier ist eine einfache Erklärung, wie sie funktioniert.

  • Flüssigmetallpartikel werden neben eine in gewünschter Größe oder Muster gestaltete Form platziert.
  • Eine Lösung, die kohlenstoff- und sauerstoffbasierte Moleküle, sogenannte Liganden, enthält, wird hinzugefügt.
  • Diese Liganden entziehen Ionen aus dem flüssigen Metall und ordnen sie in einem komplexen, dreidimensionalen Gefüge an.
  • Während die Flüssigkeit verdunstet, packen sich diese Strukturen dicht zusammen und bilden ein hochgeordnetes Muster.

Diese Methode bietet hohe Flexibilität. Durch Variation der Formgröße, des verwendeten Flüssigkeitstyps und der Verdampfungsrate können Wissenschaftler die Halbleiterstrukturen exakt steuern. Diese Anpassungsfähigkeit ermöglicht die Herstellung von optoelektronischen Geräten, da der Prozess erlaubt, die Bandlücke der Halbleiter zu verändern und sie lichtempfindlich zu machen.

Die Methode nutzt Graphenschichten, um Halbleiter-Metalloxide zu beschichten, was deren Eigenschaften für eine verbesserte Geräteleistung anpasst. Durch die Zugabe von Wismut reagieren sie auf Licht, was für Lichtsensoren und Solarenergieanlagen nützlich sein kann.

D-Met eröffnet neue Möglichkeiten in der Herstellung elektronischer Materialien: Diese Forschung reduziert Kosten und Abfall in der Produktion und ermöglicht die Herstellung elektronischer Materialien in großem Maßstab, die zuvor durch technische und finanzielle Grenzen eingeschränkt war. Diese Methode harmoniert hervorragend mit der Nachfrage der Industrie nach kleineren und effizienteren Designs.

Fortschrittliche Technologie könnte die Herstellung von Halbleitern revolutionieren und zu neuen, fortgeschrittenen Geräten wie 3D-Chips führen. Die Forscher Martin Thuo, Julia Chang und ihr Team untersuchen sowohl die aktuellen Anwendungen als auch die zukünftigen Möglichkeiten, wie z. B. die Integration von selbstorganisierenden Geräten in Unterhaltungselektronik und neuartige Computersysteme. Ihre Arbeit, die von der National Science Foundation finanziert wird, deutet auf einen großen Wandel in der Elektronikproduktion hin.

Die Studie wird hier veröffentlicht:

http://dx.doi.org/10.1039/D4MH01177E

und seine offizielle Zitation - einschließlich Autoren und Zeitschrift - lautet

Julia J Chang, Chuansen Du, Dhanush U Jamadgni, Alana Pauls, Andrew Martin, Le Wei, Thomas Ward III, Meng Lu, Martin M Thuo. Guided Ad infinitum Assembly of Mixed-Metal Oxide Arrays from Liquid Metal. Materials Horizons, 2024; DOI: 10.1039/D4MH01177E
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