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【科技新聞編輯】石墨烯包裹納米線——柔性屏中新材料

發(fā)布時(shí)間:2015-03-20
材料人網(wǎng)注:普渡大學(xué)研究人員利用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積,將石墨烯包裹在銅納米線上,有效防止銅線被氧化,并顯著提高數(shù)據(jù)傳輸速度,降低傳導(dǎo)熱。這種材料在液晶和柔性顯示器中的應(yīng)用前景很好。
       Zhihong Chen是普渡大學(xué)電子計(jì)算機(jī)工程專業(yè)的一名副教授,他的一名博士研究生Ruchit Mehta說:“在高性能半導(dǎo)體芯片和液晶顯示器的應(yīng)用中,高傳導(dǎo)性的銅納米線十分有利于數(shù)據(jù)傳輸和熱傳導(dǎo)?!?/span>
       研究人員將銅納米線用石墨烯包裹,研究結(jié)果表明:相比于未被石墨烯包裹的銅納米線,復(fù)合銅納米線傳輸數(shù)據(jù)的速度快了15%,同時(shí)最高溫度也降低了27%。
       Ruchit Mehta說:“如果以后將銅和石墨烯的復(fù)合材料應(yīng)用到硅芯片和柔性電子產(chǎn)品中,肯定會(huì)提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣炔⑶夷軌蚪档蛡鲗?dǎo)熱?!?/span>
       對(duì)于這種復(fù)合材料的論述可以在二月份出版的《納米快報(bào)》中看到。該論文的作者是Mehta,他是Sunny Chugh和Chen的博士研究生。
       研究人員和企業(yè)正在試圖使納米線變得更細(xì),以此來增大芯片中電子元件的集成密度。但是如果縮短納米線的直徑,在增大芯片儲(chǔ)存能的同時(shí)也會(huì)降低數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣群蜔醾鲗?dǎo)能力,這樣可能會(huì)到導(dǎo)致芯片過熱,給芯片造成損害。用石墨烯包裹的銅納米線能夠防止銅線氧化,并且可以保持低電阻,從而降低傳導(dǎo)熱。
       Mehta說:“如果銅納米線的表面被氧覆蓋,這樣會(huì)使銅的導(dǎo)電和傳熱性能大幅下降?!薄斑@點(diǎn)非常重要,因?yàn)槲覀兌枷胱尡M可能多的電流通過銅線以提高傳輸速度,但是銅線如果承載太多的電流會(huì)軟化。如果銅線有良好的電子傳輸能力和熱傳導(dǎo)能力,就可以讓更多的電流通過銅線?!?/span>
       這種復(fù)合材料有希望應(yīng)用于透明和柔性顯示器中,因?yàn)樗恍枰苌俚牧烤湍苓_(dá)到顯示、保持透明的目的,并且它是可彎曲的。
       Mehta說:“銅線通常不會(huì)被用于透明和柔性顯示器中,因?yàn)樗K究會(huì)被氧化直到損壞。如果能夠阻止被氧化,銅可能會(huì)變得比較適合用于這種顯示器。”
       目前用石墨烯包裹銅納米線的技術(shù)還是不是很成熟,因?yàn)檫@個(gè)過程需要在大約1000℃進(jìn)行化學(xué)氣相沉積,在這樣的溫度下銅的薄膜和小尺度線將會(huì)被消減。但是研究人員已經(jīng)開發(fā)出了一種新技術(shù),即用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積的方法在650℃下將石墨烯包裹在銅納米線上,這樣可以讓小尺寸線完整無損。實(shí)驗(yàn)分別對(duì)兩種不同直徑的納米線進(jìn)行了測(cè)試:第一種是180nm(比人的頭發(fā)細(xì)500多倍),第二種是280nm。
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