碲化锡基热电材料的研究进展

摘要:热电材料能够实现热能与电能的直接相互转换, 展现出在极端环境条件下的出色性能, 是重要的新型能源材料之一. 传统的PbTe以其卓越的电子和声子输运特性在中温区热电转换领域占据着主导地位, 然而铅毒性涉及的环境问题正促使热电材料向无铅路线发展. 作为PbTe的潜在替代者, SnTe近年来引起了热电领域研究者的广泛关注. 众多新技术与策略被应用于改善SnTe材料电输运与热输运性能, 使SnTe热电性能实现了大幅提高. 尽管距离替代PbTe并实现工业化应用仍有较大差距, 但SnTe依然显示出作为卓越中温区热电材料的巨大潜力. 本文介绍了SnTe材料的内在非化学计量特点以及热电输运特性, 综述了在p型SnTe半导体中成功应用的载流子浓度优化、能带工程、能量过滤和声子工程等性能优化策略, 并总结了近年来对n型SnTe材料和全SnTe基热电器件的探索工作.最后, 对SnTe热电材料的研究进展进行了总结, 并对其今后的研究方向提出了展望.

基于二维材料的柔性可穿戴传感器件研究进展

摘要:柔性可穿戴传感器是附着于人体皮肤或组织上的监测装置,可以持续监测和量化特定微环境变化所产生的电信号或化学信号,在医学诊断和治疗方面具有广泛的应前景。二维材料具有原子薄层的平面结构、优异的机械柔性和电学性能,非常适合用于构建可穿戴传感器。近年来,基于二维材料的柔性传感器在材料制备、工艺设计和设备集成等方面取得了巨大的进展。本文首先综述了二维材料在柔性可穿戴传感器应用上的最新研究进展,概括了基于二维材料的可穿戴传感器在物理、化学和生物信号检测方面的应用。另外,详细介绍了包括多模态传感在内的二维材料集成器件。最后,讨论了二维材料柔性可穿戴传感器在实际应用中所面临的问题和挑战,并对基于二维材料的可穿戴传感器的发展前景作出了展望。

基于纳米铜膏的导电结构激光并行扫描烧结成型技术

摘要:针对柔性基板中导电结构的快速成型,对纳米铜膏的多道激光并行扫描烧结技术进行了优化。探究了不同功率和填充间距对激光烧结过程中的纳米铜膏烧结形貌和电阻率的影响,得出最佳的工艺参数。适当缩小间距可提高烧结程度和导电性,但间距过小易导致基板过热。实验结果表明,最佳工艺参数组合为功率170 mW、间距10 μm、光斑直径15 μm,此时烧结线路呈现金属铜色,并形成网状烧结结构,测得电阻率为5.32×10-6 Ω·cm。对比聚酰亚胺(PI) 和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET) 薄膜在激光烧结过程中的效果,分析了基板的耐热性和透光性对烧结效果的影响机理,为后续清洗工艺提供可行性参考。

微纳电子静电打印:原理、工艺及应用

摘要:随着电子器件向小型化、集成化、多功能化方向发展,传统电子制造技术在制造精度、材料适应性、工艺灵活性等方面暴露出局限性,而静电打印技术已发展为微纳电子增材制造的一种新手段,故综述了微纳电子静电打印的技术原理、材料工艺及潜在应用。首先,阐述该技术的基本原理,着重介绍了微滴喷射、泰勒锥射流两种打印模式;接着,探讨金属纳米材料油墨、金属前驱体油墨和液态金属等不同电子材料的静电打印工艺特点和适用范围;最后,总结该技术在微纳电路、柔性电子、曲面电子及生物传感等领域的最新应用研究,并展望其未来研究方向,以促进静电打印技术在微纳电子领域的技术发展。

金属铜电沉积调控及其在芯片制造中的应用

摘要:金属铜因其优异的导电性、导热性、机械延展性和抗电迁移性, 在芯片制造工业中作为互连材料广泛应用。铜互连结构的制备主要使用湿法的电化学沉积技术。本文针对芯片制造相关金属铜电沉积工艺, 系统介绍了金属铜电沉积调控用关键添加剂组分及其作用原理, 并详细介绍了电镀铜在芯片制造核心工艺(大马士革电镀、硅通孔、铜柱电镀及再布线层电镀)中的技术需求、工艺流程及未来技术发展趋势。最后, 本文针对我国高端电子电镀行业的发展现状, 对金属铜电沉积调控及其在芯片制造中的应用未来发展方向进行了展望。

大尺寸有机基板的材料设计与封装翘曲控制

摘要:倒装芯片球栅阵列(FCBGA) 基板具有尺寸大、层数多等特点,可以满足大尺寸芯片超高速运算的需求。随着芯片尺寸的增大,有机基板的翘曲问题变得更加突出,因此,需要对有机基板材料在热膨胀系数(CTE)、模量、树脂收缩率、应力控制等方面进行升级。对FCBGA基板使用的大尺寸有机基板材料进行研究,重点研究其关键性能参数,如CTE、模量和树脂收缩率等,进一步探讨了对树脂基体、无机填料和玻璃纤维布等材料的选择以及生产制造过程中的应力控制,并对大尺寸有机基板材料技术的发展趋势进行了展望。

全聚合物太阳电池材料与器件

摘要:全聚合物太阳电池的光活性层中的给受体材料均由聚合物构成, 其具有优异的形貌稳定性及机械稳定性等突出优点, 在实现大面积、柔性有机太阳电池的制备中具有较大潜力, 引起了越来越多研究者的兴趣。随着各种新型聚合物给体/受体材料相继被开发出来及器件结构的不断发展, 全聚合物太阳电池异军突起, 器件效率目前已经突破18%。然而, 相较于非富勒烯小分子受体太阳电池, 全聚合物太阳电池面临效率仍需进一步提高、聚合物给/受体性能的批次差异等问题, 如何开发高性能聚合物给/受体材料及制备高效器件仍面临一定的挑战。本综述着眼于全聚合物太阳电池给/受体材料的开发、器件结构调控、界面工程等方面, 系统总结了近年来该领域内的代表成果, 并对未来高效全聚合物太阳电池材料、器件的发展做出了展望。

多孔石墨烯薄膜结构优化及其电容性能研究

摘要:目的解决多孔石墨烯薄膜作为电极时离子传输受阻碍的问题。方法提出一种先将石墨烯前驱体预碳化处理,随后利用多步激光刻蚀方法来优化所制备的多孔石墨烯薄膜结构的方法,对石墨烯薄膜的表面形貌、晶体质量、湿润性和电化学性能进行表征,并探索其在电化学储能器件中的应用。结果将石墨烯前驱体在300 ℃的温度下预碳化处理2 h 后,可以使其在后续的激光刻蚀处理中形成具有稳定结构的石墨烯薄膜材料,这与预碳化导致前驱体中的有机小分子分解,使内部交联程度更高有关,从而在CO2 激光的重复作用下保持良好的基底稳定性。拉曼光谱的分析结果表明,预碳化处理后的样品在激光重复刻蚀的过程中可以对石墨烯结构优化过程进行直接观测,且在温度300 ℃下处理后具有更宽的演化范围。SEM 扫描电子显微镜的表征结果显示,300 ℃预碳化后前驱体衍生的石墨烯薄膜具有典型的三维网络多孔结构,形成天然的离子传输通道。此外,电阻行为分析结果表明石墨烯薄膜具有一定程度的晶体缺陷能获得更优异的离子传输能力,促进电化学反应的发生,在1 mol/L 的H2SO4 电解质中面积比电容为124.6 mF/cm2,将其组装成微型电化学储能器件后也保持了优异的储电能力和循环稳定性。结论通过优化多孔石墨烯薄膜的结构来解决离子传输问题,进而获得显著提高的电化学性能,为制备兼具高储电能力和优异稳定性的电极材料提供了设计思路。

电镀铜技术在电子材料中的应用

摘要:电镀铜层具有良好的导电、导热、延展性等优点,因此,电镀铜技术被广泛应用于电子材料制造领域。本文概括了几种常用电镀铜体系的特点,重点介绍了在电子制造中应用较广的酸性硫酸盐电镀铜镀液的组成和各成分作用。简述了电镀铜在铜箔粗化、印制电路制作、电子封装、超大规模集成电路(ULSI)铜互连领域的应用,并对近年来电子工业中应用的几种先进电镀铜技术,包括脉冲电镀铜技术、水平直接电镀铜技术、超声波电镀铜技术、激光电镀铜技术等进行了评述。

芯片化学机械抛光中磨料技术研究进展

摘要:芯片作为数字经济的基石,朝着集成化、低功耗化、智能化、功能化方向发展。化学机械抛光(Chemical mechanicalpolishing, CMP)是实现芯片表面超光滑、无缺陷的全局和局部平坦化制造的关键使能技术。抛光液中的磨料是化学和机械作用协同实施的“桥梁”,是CMP 实现多种材料高效率、原子级光滑制造的关键,成为抛光液研究的重要一环。人们致力于开发用于芯片制造的高性能磨料,并取得了长足的进步。首先介绍了磨料在CMP 材料去除中的作用机理和对抛光性能的影响,总结了典型磨料如SiO2、Al2O3、CeO2 和金刚石在芯片CMP 中的相关研究进展,重点介绍了不同种类磨料在CMP 中的应用和改性策略。此外,还讨论了新型磨料与能场辅助抛光技术的结合和纳米尺度下磨料的CMP 行为的研究新热点。同时对磨料在芯片CMP 中的应用进行了前瞻性展望,旨在为后续研究提供有力的理论支撑与指导方向。