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焊接半導體奈米結構全靠它

公告類型: 奈米新知
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美國科學家最近發現,名為chalcogenidometallates的化合物十分適合做為連接半導體元件的焊接材料。這種材料不會污染半導體,所以在製造電晶體、印刷電子及光電元件品時,可以用來它製作乾淨的電接觸。

一般大眾熟知的管線焊接主要是在兩塊金屬連接處填入銲填金屬(焊料),焊料的熔點比兩種金屬都低,其作用相當於「膠水」。這種方法也經常用於微電子產品,但不同的是,目前沒有任何技術能夠在不破壞半導體特性的情況下,將半導體接在一起。相較於金屬與金屬的接面仍然表現出歐姆導體的行為,半導體與半導體的介面會因為捕獲電荷載子或費米能階對不齊,而形成蕭基能障(Schottky barrier),因此對雜質與結構缺陷極為敏感。舉例來說,電子束微影術經常被用來在奈米結構上製造電接觸,這種技術除了昂貴、耗時,還容易引入雜質,因為製程中使用的阻劑和溶劑會殘留,汙染樣本。

為避免這些問題,使用「由小作大上」(bottom-up)的方式(例如焊接)會較為妥當,但理想的半導體焊料在結構與成分上應該要很接近所連接的半導體。由芝加哥大學Dmitri Talapin所領導的研究團隊宣稱以鎘、鉛和鉍所合成的chalcogenidometallates正符合此要求,可以用來連接許多具有技術重要性的II-VIIV-VI V-VI族半導體。

芝大研究人員發現Na2Cd2Se3焊料可以在不破壞半導體電性下,接合CdSe奈米結晶。他們用已焊接過的CdSe奈米結晶製造場效電晶體,並測量其電子遷移率。結果顯示高達210 cm2/V‧s,這是以溶液處理的無機半導體場效電晶體中的最佳數值。此數值也證明材料中的晶界並未含有許多電荷傳輸「瓶頸」。該團隊也使用Na2CdTe2成功焊接CdTe晶體。

Talapin表示新焊料能夠促進半導體處理技術的發展,讓人們使用與處理陶瓷和聚合物相同的方式來處理半導體。例如,這些焊料讓科學家能藉模具之助將半導體粉末膠合成三維形狀,進而製作更好的印刷電子/光電元件,以及可模塑或可3D列印的光電、熱電材料。詳見近期出刊Science | DOI: 10.1126/science.1260501


原始網站:https://nano.nchc.org.tw/index.php?apps=news&mod=welcome&action=show&gid=1005
譯者/譯者服務單位:洪士傑/奈米科學網特約譯者   責任編輯:蔡雅芝
發布日期: 2015/01/22
發布人員: 王芊樺