科学家找到了一种更便宜，更绿色的半导体薄膜生长方法

科学家们已经开发了一种更绿色，更便宜的方法来制造单晶半导体薄膜，这些薄膜是我们电子产品的核心组件，包括智能手机，计算机和太阳能电池板。最快的集成电路具有由硅上的锗膜组成的晶体管。但是，这种材料通常仅在高温下制备，并且使用涉及有害气体的复杂机械。

美国密歇根大学 (UM) 的研究人员发明了一种在室温下使用只需几美元即可组装的设备同时从水中合成和沉积晶体半导体膜的方法。“我们的方法不需要过多的热量，而且一切都是在水溶液中完成的，因此我们不使用任何有毒的前体，” UM副教授Stephen Maldonado说。

马尔多纳多说: “我们这样做是在不牺牲材料结晶度的任何质量的情况下进行的，这通常是权衡的。” 为了做到这一点，马尔多纳多和他的团队制作了一层薄的液态金属膜，该膜位于他们连接到电源的基板上。当它们使金属膜通电时，该膜表面上的分子 (如果与水接触) 可以还原为其元素部分。在这种情况下，溶解的氧化锗单元会转化为溶解在液态金属膜中的锗原子。

“如果液态金属膜足够薄，锗原子会析出，但会选择性地在底部析出，并作为均匀的结晶膜，” 马尔多纳多说。“最酷的是，我们正在使用一种氧化的前体 -- 就像你在自然界中发现的那样 -- 在一个过程步骤中，我们可以生产出一种与技术相关的薄膜，它是一个大的连续晶体，” 他说。

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该团队的下一步将是对硅进行相同的处理。化学成分更加细微，但原理是相同的。最终，如果没有复杂的机械和高温，新工艺可以提供一种更便宜，更绿色的半导体生产方式。“这个星球上的每个人都无法使用先进的电子设备是有原因的。制造高性能半导体器件需要大量的基础设施，“马尔多纳多说。这项研究发表在《美国化学学会杂志》上。