第4代「香港飛龍」標誌 本文内容： 公衆號記得加星標??，第一時間看推送不會錯過。來源：內容來自scitechdaily，謝謝。硅和氧原子之間曾經被認爲僅僅是絕緣體，但硅和氧原子之間角度的變化卻爲電荷的流動打開了通道。密歇根大學的一項突破性發現表明，一種新型硅樹脂可以充當半導體。這一發現挑戰了長期以來硅樹脂僅僅是絕緣材料的觀念。“這種材料爲新型平板顯示器、柔性光伏電池、可穿戴傳感器，甚至能夠顯示不同圖案或圖像的服裝開闢了機會，”密歇根大學材料科學與工程和大分子科學與工程教授、最近在《大分子快速通訊》上發表的研究的通訊作者理查德·萊恩說。硅油和硅橡膠，又稱聚硅氧烷和倍半硅氧烷，幾十年來因其耐電流和熱傳導的特性而被廣泛應用。其防水特性使其成爲生物醫學設備、密封劑、電子塗層等的理想選擇。與此同時，傳統半導體通常呈剛性。半導體硅樹脂則有潛力實現萊恩所描述的柔性電子產品，並且還能呈現出多種顏色。分子結構和電導率的發現從分子層面來看，有機硅是由交替排列的硅原子和氧原子（Si—O—Si）組成的骨架，並在硅原子上附着有機（碳基）基團。當聚合物鏈相互連接（即交聯）時，會形成各種三維結構，從而改變材料的強度或溶解度等物理性質。在研究有機硅的不同交聯結構時，研究小組偶然發現了共聚物的導電潛力，共聚物是一種含有兩種不同類型重複單元的聚合物鏈——在本例中是籠狀結構有機硅和線性有機硅。導電性的可能性源於電子能夠穿過軌道重疊的Si—O—Si鍵的方式。半導體主要有兩種狀態：不導電的基態和導電的導電態。導電態，也稱爲激發態，發生在一些電子躍遷到下一個電子軌道時，該軌道與材料（例如金屬）相連。通常情況下，Si—O—Si鍵角無法實現這種連接。110°的鍵角距離180°的直線相去甚遠。但該團隊發現，在硅酮共聚物中，這些鍵在基態時起始於140°，而在激發態時延伸至150°。這足以爲電荷流動創造一條通道。“這使得這些共聚物中包括Si—O—Si鍵在內的多箇鍵之間的電子之間發生了意想不到的相互作用，”萊恩說。“鏈越長，電子就越容易行進更長的距離，從而減少了吸收光並以較低能量發射光所需的能量。”色譜和鏈長控制硅酮共聚物的半導體特性也使其擁有豐富的色彩光譜。電子通過吸收和發射光子（光粒子）在基態和激發態之間躍遷。光的發射取決於共聚物鏈的長度，而萊恩的團隊可以控制鏈的長度。鏈越長，躍遷越小，光子能量也越低，從而使硅酮呈現紅色。鏈越短，電子躍遷所需的能量就越大，因此它們會發射出能量更高的藍光，偏向光譜的藍色端。爲了證明鏈長與光吸收和發射之間的聯繫，研究人員分離了不同鏈長的共聚物，並將它們從長到短排列在試管中。用紫外線照射試管，由於每個試管吸收和發射的光能量不同，因此形成了完整的彩虹。基於共聚物鏈長的彩色陣列尤其獨特，因爲到目前爲止，硅酮只被認爲是透明或白色的，因爲它們的絕緣特性使它們無法吸收太多的光。“我們採用了一種大家都認爲是電惰性的材料，並賦予它新的生命——這種材料可以爲下一代柔軟、靈活的電子產品提供動力，”密歇根大學材料科學與工程博士生、該研究的主要作者張子靜（Jackie）說。參考文獻：Zijing Zhang、Cecilia Pilon、Hana Kaehr、Pimjai Pimbaotham、Siriporn Jungsuttiwong 和 Richard M. Laine 合著的《Si─O─Si 鍵上的 σ–σ* 共軛》，2025 年 3 月 12 日，《大分子快速通訊》。DOI：10.1002/marc.202500081https://scitechdaily.com/new-material-breaks-the-rules-scientists-turn-insulator-into-a-semiconductor/*免責聲明：本文由作者原創。文章內容系作者個人觀點，半導體行業觀察轉載僅爲了傳達一種不同的觀點，不代表半導體行業觀察對該觀點贊同或支持，如果有任何異議，歡迎聯繫半導體行業觀察。今天是《半導體行業觀察》爲您分享的第4072期內容，歡迎關注。加星標??第一時間看推送，小號防走丟求推薦 (本文内容不代表本站观点。) --------------------------------- |
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