物理科技生物学-PHYICA

激光和火焰:技术可以提高马里朝霞高科技材料的性能

化学 2021-10-05 00:02:02

内布拉斯加大学林肯分校的斯科特·施拉格 红外激光击中火焰的效果

哈士奇的研究人员展示了激光如何改变火焰中发生的化学反应,使他们能够用增强性能的化学物质涂覆材料,同时避免使半导体和其他微电子元件制造复杂化的副作用

学分:斯科特·施拉格|大学传播 长期以来,在电子工程中,特别是在半导体和其他微电子元件的制造中,为了调整材料的性质或性能而引入化学杂质(有时称为掺杂)被证明是至关重要的

例如,在一层极薄的金刚石中掺杂硼,可以使它对它所检测的物质更加敏感,从而为它在电化学传感器中的应用做好准备

不幸的是,掺杂会打乱钻石和其他晶体材料的精确有序的原子结构,降低其导电性和其他特性,而这些正是当初让它们如此珍贵的原因

内布拉斯加州的陆永峰和他的同事决定用一种新兴的基于激光的方法来解决结晶度问题,并以掺硼金刚石为例进行研究

火焰可以用来燃烧气态化学物质,产生分子,然后与下面的材料反应,并在材料上涂上所需的掺杂剂

在用火焰发射精细调谐的激光来改变其中发生的化学反应后,研究人员发现,最终得到的掺硼金刚石比没有激光时具有更高的晶体完整性

这种结晶度使得电荷在材料中的移动速度比市售的同类材料更快

当研究人员将这种材料作为葡萄糖传感器(用于检测糖尿病的那种)的电极进行试验时,他们发现这种材料可以检测较低浓度的糖

并且当用激光制造时,掺硼金刚石本身实际上以比没有激光时快得多的速度生长

研究人员说,进一步研究掺杂材料时应用激光的一般原理和具体结果,可能有助于拓宽长期制约半导体行业的晶体瓶颈

平衡掺杂和结晶度的好处有助于提炼微电子、光学、传感和储能领域的关键材料

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