前瞻技術脈動：先進材料與技術（202435）

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科技產業資訊室(iKnow) - 技術發展藍圖研析團隊發表於 2024年9月27日

圖、前瞻技術脈動：先進材料與技術（202435）

使用槽模塗佈建立晶圓級電晶體陣列
利用槽模塗佈技術，形成晶圓級電晶體陣列的半導體閘極介電層，這是因為溶液加工法難以應用於大規模邏輯電路製造。韓國延世大學和成均館大學的研究團隊使用槽模塗佈技術，成功建立了晶圓級電晶體陣列，透過使用含有二硫化鉬和摻雜鈉的氧化鋁奈米結構墨水，將其沉積在基板上形成半導體閘極介電層。這種技術能夠以高效且低成本的方式製造各種電路元件，包括 NOT、NOR、NAND邏輯閘和SRAM，為大規模製造電子元件和設備提供了一個具有潛力的解決方案。這項研究有助於推進半導體製造技術的發展，為電子行業提供更高效、低成本的生產方法，促進科技創新和產業發展，相關研究成果已發表於《Nature Electronics》上。
參考資料： Wafer-scale transistor arrays created using slot-die printing, TechXplore. 2023/06/27.

替代電池技術的進展
世界需要廉價而強大的電池來儲存可持續產生的風能或陽光電力。然而，鋰離子電池非常昂貴，且全球對鋰的需求正在飆升，另外鋰電池也易燃。因此，開發水基鋅電池作為鋰離子電池的替代品顯得尤為重要。瑞士蘇黎世聯邦理工學院(ETH)的研究人員開發出水基鋅電池技術。此項技術利用環境友善的醋酸鹽，每個鹽的正離子有5到10個水分子，能最佳化電解液濃度，能夠有效阻止鋅沉澱物形成，並加快充放電速度。未來這些電池可應用於電網中的存儲單元以填補波動，或作為單戶住宅的太陽能儲能系統。未來還需改善陰極材料性能，才能實現可靠而高效的水基鋅電池。此研究成果發表於Energy & Environmental Science。
參考資料：Progress in alternative battery technology, Science Daily. 2023/04/25.

製造任何尺寸或形狀的編織顯示器和智慧織物的更便宜的方法
智慧紡織品可以在專門的微電子製造設施中製造，儘管這些設備非常昂貴且會產生大量廢物。為了開發下一代智慧紡織品，結合LED、感測器、能量收集和儲存等功能，需利用相同的機器，以低廉的價格生產出各種形狀和尺寸。英國劍橋大學的研究人員開發下一代智慧紡織品，期內嵌有LED、感測器、能量收集和儲存功能，並能用機器以低成本生產任意形狀和大小的織物。研究人員發現，柔性顯示和智慧紡織品可以透過利用一般工業紡織機以更低廉的方式生產，且更永續，並成功地製造出約50x50公分大小的智慧紡織品樣品，證明智慧紡織品可以作為大型電子產品的另一種替代，並應用於汽車、電子、時尚和建築等行業。此研究結果發表在Science Advances期刊上。
參考資料：Cheaper method for making woven displays and smart fabrics -- of any size or shape, Science Daily. 2023/04/21.

在電腦晶片上“生長”原子級薄電晶體
將二維材料直接生長到矽CMOS晶圓上是一項重大挑戰，因此需要開發低溫生長製程技術，以確保不損壞晶片，並能將二維半導體電晶體直接集成在標準矽電路之上。半導體晶片傳統上用塊狀材料製成，因為材料是方形的3D結構，因此要堆疊多層電晶體以實現更密集的集成非常困難。麻省理工學院的研究人員展示新技術，可直接在完全製造的矽晶片上有效且高效地“生長”二維過渡金屬二硫化物(TMDC)材料層，這個新技術能在整個8英寸晶圓上生長出光滑、高度均勻的層，以實現更密集的集成。此方法更適合用於商業應用，其中8英寸或更大的晶圓是關鍵。研究團隊為金屬有機化學氣相沉積(MOCVD)製程設計了全新的熔爐，由低溫與高溫兩個腔室組成。除了產生更均勻的層外，這方法也比其他MOCVD製程快得多。而能在8英寸矽晶圓上展示高材料均勻性和質量，對於需要更大晶圓的工業應用尤為重要。(1240字；圖1)
參考資料：Engineers 'grow' atomically thin transistors on top of computer chips, phys.org. 2023/04/27.

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