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将钙钛矿泵入半导体平台以在单个硅芯片上构建不同的光电器件万用手册

2022年09月09日

将钙钛矿泵入半导体平台：以在单个硅芯片上构建不同的光电器件

钙钛矿半导体的流体注入产生微线，以在单个硅芯片上构建不同的光电器件。

通过使用KAUST开发的微流体泵送技术，可以将钙钛矿材料更容易地掺入基于硅的半导体平台中。

目前正在探索的钙钛矿在新技术中的许多应用是多种材料，它们具有与天然矿物钙钛矿相同的晶体结构中国机械网okmao.com。这些半导体材料在诸如光发射器，传感器和太阳能电池的各种光电应用中显示出巨大的希望。

与传统半导体相比，钙钛矿柔软且不稳定。KAUST的材料科学家Iman Roqan说：“这使得很难使用标准的光刻方法对其进行图案化。”

Roqan和她的同事们所面对的挑战是使微流体技术适应操纵钙钛矿的溶液，以制造半导体微尺度导线。

该过程的第一步是使用激光干涉技术在硅晶片中创建所需的微通道图案。关键的创新是将包含钙钛矿离子的溶液泵入这些微通道，在这些微通道中，钙钛矿固化到半导体线的网络中。

该团队采用微流体技术来处理载有钙钛矿的溶液，以形成半导体微尺度导线，然后使用激光干涉技术在硅晶片中创建所需的微通道图案。信用：KAUST；黄河野

Roqan说：“我们是第一个实现这一目标的研究人员。”

该创新现已获得专利，它将使几种基于钙钛矿的光电器件放置在一个硅芯片上。例如，单个芯片可以包含光电检测器，晶体管，发光二极管和太阳能电池以充当电源。

为了证明该技术的潜力，该团队构建了一个高性能的光电探测器。

“与其他选择不同，我们的制造方法极其简单且具有成本效益，同时避免了浪费材料的产生。，” Roqan说。钙钛矿中使用的某些金属是有毒的，因此避免将其释放到环境中是一个显着的优势。

从概念验证的初始阶段前进还需要克服一些挑战。例如，团队正在努力使设备的稳定性达到适合大规模工业应用的标准。Roqan预计，目前为实现这一目标而正在进行的工作很可能会带来更多的专利，同时还将建造更复杂的演示设备。

商业发展最可能的领域之一是“片上实验室”技术的增长领域。这可以将诸如感测，信号传导，微流体操纵和化学分离之类的过程结合在一起，以最小化医学和生物学中使用的许多实验室程序。小型化带来了可移植性，有可能使整个测试实验室流程脱离实验室并进入外部环境。