近日，澳大利亞國立大學的工程師們發(fā)明出一種含有無機和有機材料的半導體。它可以非常高效地將電力轉(zhuǎn)化為光線，并具有足夠的薄度和柔性，有助于制造可彎曲的設備，例如手機。

背景

全球范圍內(nèi)，廢棄電子產(chǎn)品會產(chǎn)生巨量的電子垃圾。這些電子垃圾不僅將對環(huán)境產(chǎn)生不可逆的危害，而且也會危害人體健康，引發(fā)癌癥等多種疾病。

或許，我們不禁要問：為什么電子垃圾會產(chǎn)生如此大的危害呢？原因就是，目前流行的智能手機、平板電腦、便攜式電子產(chǎn)品等,為了長期穩(wěn)定地保持功能，通常會由不可降解、非常穩(wěn)定、甚至可能有毒的基底材料和電子元器件制造而成。不少的電子元器件中都含有有毒的化學物質(zhì)與重金屬，例如汞、砷、鉻、鉛、鉻、溴化阻燃物、鋇、鈹、磷化物等。

目前，處理電子垃圾的常規(guī)方法有填埋、焚燒、化學處理。可是，這些處理方法具有一個共同的缺陷，就是會帶來環(huán)境污染。為此，筆者也曾介紹過一個創(chuàng)新、環(huán)保的方法：冷凍粉碎處理法。

雖然上述的創(chuàng)新方法能更環(huán)保地處理電子垃圾，但是治理電子垃圾還是要從源頭抓起，杜絕電子垃圾的產(chǎn)生。傳統(tǒng)的電子元器件都是不可生物降解的，也沒有生物相容性，且含有大量對環(huán)境和人體有害的物質(zhì)。因此，要從源頭杜絕和減少電子垃圾的產(chǎn)生，就要探索出有機、環(huán)保、生物可降解的新一代電子設備。

創(chuàng)新

今天，筆者再為大家介紹一個這方面的研究案例。近日，澳大利亞國立大學（ANU）的工程師們發(fā)明出一種含有無機和有機材料的半導體。它可以非常高效地將電力轉(zhuǎn)化為光線，并具有足夠的薄度和柔性，有助于制造可彎曲的設備，例如手機。

技術(shù)

有機成分的厚度僅為一個原子，并且僅由碳元素和氫元素組成，這種有機成分是澳大利亞國立大學開發(fā)的半導體的一部分。無機成分的厚度約為兩個原子。這種混合結(jié)構(gòu)能有效地將電力轉(zhuǎn)化為光線，用于手機、電視和其他電子設備的顯示屏。

這種裸眼不可見的半導體材料，位于芯片上的金電極之間，是一個功能晶體管。芯片可容納約一千個晶體管電路。（圖片來源：JackFox,ANU）

團隊一個分子接一個分子地生長出有機半導體成分，這種方式類似3D打印。這種工藝稱為“化學氣相沉積”。

價值

這項發(fā)明，也為用可生物降解、易回收利用的有機材料，制造新一代高性能電子設備打開了大門，并有望幫助大幅減少電子垃圾。作為領(lǐng)導的澳大利亞國立大學工程研究學院的副教授LarryLu表示，這項發(fā)明是這一領(lǐng)域的重要突破。

Lu副教授稱：“第一次，我們開發(fā)出了一種具有卓越半導體特性的超薄電子元件，它具備有機-無機混合結(jié)構(gòu)，以及足夠的薄度和柔性，有望用于未來的技術(shù)，例如可彎曲的手機和顯示屏。”

澳大利亞國立大學博士研究員AnkurSharma表示，實驗表明，他們設計的半導體的性能，比由無機材料例如硅制成的傳統(tǒng)半導體，要高效得多。

澳大利亞國立大學工程研究學院的Sharma先生表示：“我們有望通過這種半導體讓手機像如今的超級計算機一樣強大。”

“我們設計的半導體結(jié)構(gòu)發(fā)出的光線非常銳利，可用于高分辨率顯示屏，而且由于材料是超薄的，在不久的將來，它們可以靈活地應用到可彎曲的顯示屏和手機中。”

Lu副教授表示：“我們描述了我們發(fā)明的設備的光電和電氣特性，從而證實了它在未來半導體元件方面的巨大應用潛力。”

未來

Lu副教授還表示：“我們正大規(guī)模地生長半導體成分，這樣可以與未來的工業(yè)合作伙伴進行商業(yè)化合作。”