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液態金屬印刷半導體技術(液態金屬物質科學與技術研究叢書) 版權信息
- ISBN：9787547862346
- 條形碼：9787547862346 ; 978-7-5478-6234-6
- 裝幀：平裝-膠訂
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
液態金屬印刷半導體技術(液態金屬物質科學與技術研究叢書) 本書特色
本書作者從有別于傳統半導體生長技術的角度出發，于國內外首次提出了液態金屬印刷電子學與印刷半導體的全新理念與技術途徑，研發的有關液態金屬電子制造裝備及電子材料產品逐步實現了規模化工業應用及普及，正為下一代電子器件、集成電路乃至用戶端芯片的快速成型打開全新視野，為半導體制造業注入新的活力。與此同時，世界范圍內對半導體制造方面的競爭日趨緊張加劇，我國眾多半導體與芯片行業陷入嚴峻的卡脖子境遇，改變現狀的突破口只能通過重大理論創新與技術變革實現。本書首次系統介紹液態金屬印刷半導體技術的基本思想、典型途徑和應用情形，其全新理論與應用技術體系顛覆了經典制程的基本理念，開辟出了嶄新的半導體與集成電路制造賽道，本書的出版將及時有力地促進我國相關行業后來居上乃至實現跨越式發展，有緊迫的現實意義。
液態金屬印刷半導體技術(液態金屬物質科學與技術研究叢書) 內容簡介
經典半導體制備及器件光刻工藝通常受制于價格高昂的設備、繁瑣冗長的制程及嚴重水電消耗。作者劉靜教授帶領團隊研發的液態金屬印刷半導體技術，以一種自下而上的全新方式實現了對Ga2O3、GaN等第三代、第四代以及更多類型半導體的大面積低成本印制，由此可快速構筑二極管、三極管、晶體管乃至集成電路和功能芯片，這一模式打破了傳統半導體制造理念與應用技術瓶頸，正以其普惠化特點展示出巨大發展空間，可望為芯片制造業注入新的活力。為促進這一新興領域的繁榮和發展，本書旨在介紹液態金屬印刷半導體技術的基本原理、典型途徑和應用問題，以助力更多基礎研發和工業實踐，繼而推動行業進步。尤其在當前我國眾多半導體與芯片行業陷入嚴峻的卡脖子
液態金屬印刷半導體技術(液態金屬物質科學與技術研究叢書) 目錄
第1章緒論1
11半導體材料及其基本制造途徑1
12經典半導體制備工藝面臨的困境4
13通向普惠制造的印刷電子技術5
14變革性的液態金屬印刷半導體技術7
141基本技術概要7
142液態金屬直接印刷第三代半導體技術9
143液態金屬直接印刷第四代半導體技術9
15液態金屬印刷半導體先進制程的優勢10
16液態金屬印刷半導體面臨的機遇與挑戰11
參考文獻12
第2章液態金屬元素半導體及化合物半導體15 21引言16 22物質相態轉移與常溫制造17 23典型的液態金屬材料及其化合物半導體17 24液態金屬超常物質特性21 25液態金屬正重塑半導體材料學23 26種類無限的液態金屬合金及復合材料24 27液態金屬微納尺度半導體材料學25 28液態金屬是催生電子及半導體技術變革的強勁引擎25 29小結27 參考文獻28
第3章液態金屬基礎物理化學特性30 31引言30 32印刷電子概況31 321常規印刷技術31 322常規電子油墨32 323打印方法32 324燒結方法33 33液態金屬印刷電子及半導體33 34液態金屬電子墨水的基本特點和優勢34 35液態金屬電子墨水物理性質35 351熱物理性質 36 352流體性質36 353可彎曲及拉伸電子特性37 354半導體性質37 355磁學性質38 356力學性質38 357其他重要物理屬性39 36液態金屬化學性質39 37液態金屬典型電子及半導體墨水制備途徑40 371合金化40 372組合化41 373納米化41 374氧化41 375氮化42 376更多化學后處理措施43 38液態金屬印刷電子及半導體對當代社會的意義45 381節能意義45 382對環境保護的意義46 383對健康技術的影響46 384新興應用46 39挑戰與機遇47 310小結48 參考文獻49
第4章液態金屬電子薄膜及物件的印刷52 41引言52 42傳統的電子印刷及油墨53 43液態金屬印刷電子油墨54 44液態金屬電子墨水的可打印性56 441可調節的黏附性56 442潤濕性57 45液態金屬電子功能薄膜印刷方法57 451液態金屬電子手寫方式58 452液態金屬全自動打印電子59 453普適性液態金屬噴墨印刷60 454液態金屬轉印方法62 46液態金屬3D電子及半導體打印方法65 47液態金屬印刷電子商用設備的發展及應用67 48小結73 參考文獻74
第5章液態金屬印刷電子與半導體互聯技術77 51引言77 52液態金屬導電圖案化打印及與常規半導體器件互聯79 53碳納米管薄膜印刷及液態金屬制備84 531碳納米管薄膜印刷84 532液態金屬的制備85 54液態金屬碳納米管光伏電池印制85 55高性能柔性液態金屬碳納米管晶體管88 56用液態金屬和有序排列的碳納米管制造光電子器件92 57小結93 參考文獻93
第6章液態金屬剝離法印刷氧化物半導體96 61引言97 62SiO2/Si基底上βGa2O3薄膜的表征98 63半導體薄膜的形成及晶體管印制與刻畫101 64βGa2O3器件制造及性能評估102 65擊穿電壓與電容變化105 66小結107 參考文獻107
第7章液態金屬摻雜實現氧化物半導體的改性和印制109 71引言110 72液態金屬基n型和p型Ga2O3薄膜的直接印刷111 73Ga2O3薄膜形貌、化學成分及晶體結構等性能的表征114 74n型和p型Ga2O3在FET電子器件中的應用124 75小結135 參考文獻135
第8章液態金屬氮化物半導體室溫印刷139 81引言140 82等離子體介導的Ga液態金屬與N2限域直接反應141 83室溫制造GaN半導體的材料及設備143 84GaN半導體室溫印制及表征144 85超薄2D GaN薄膜的性質150 86印刷超薄2D GaN薄膜在電子器件中的應用154 87小結157 參考文獻158
第9章液態金屬印刷制備磷化物和硫化物半導體薄膜162 91引言162 92液態金屬Ga表面磷化反應制備二維半導體薄膜164 921液態金屬Ga表面生長二維GaP半導體164 922液態金屬Ga印刷制備2D 磷酸鎵167 93液態金屬表面硫化反應制備二維半導體薄膜169 931液態金屬Ga印刷制備2D GaS169 932液態金屬Sn印刷制備2D SnS171 94液態金屬印刷制備二維半導體器件173 941液態金屬Ga印刷制備2D GaS晶體管173 942液態金屬Sn印刷制備柔性2D SnS壓電納米發電機175 95鎵基液態金屬室溫印刷P、S半導體薄膜176 96小結178 參考文獻178
第10章液態金屬印刷多元化合物半導體180 101引言181 102多元合金及GaInSnO和InSnO多層膜制備工藝183 103印刷型超薄GaInSnO半導體薄膜的性能185 104基于多層膜印制的電子器件集成及應用195 105小結203 參考文獻203
第11章在不同基底表面上的液態金屬電子及半導體印刷209 111引言209 112有較寬基底適應性的半液態金屬電子油墨印刷特性212 113Ni基液態金屬油墨印制電路的刻畫216 114三維基材表面的電子及半導體印制223 115三維電子及半導體墨水材料刻畫224 116液態金屬三維印刷電子器件及功能225 117小結235 參考文獻236
第12章一維纖維形狀與結構液態金屬電子及半導體印刷238 121引言238 122導電纖維及半導體材料制備240 123導電纖維機電特性及熱穩定性242 124智能響應型液態金屬纖維叢及半導體248 125小結256 參考文獻256
第13章液態金屬印刷集成電路及芯片258 131集成電路發展概況259 13111940年代至1950年代（晶體管階段）259 13121960年代至今（IC階段）259 1313印刷IC260 132改變集成電路及芯片制造模式的液態金屬印刷技術261 133液態金屬導電油墨的改性和增強263 134液態金屬導電體印制及材料表征264 135柔性基材上印刷的液態金屬碳納米管薄膜晶體管268 136高性能柔性液態金屬碳納米管薄膜晶體管269 137印刷液態金屬碳納米管基薄膜晶體管器件的穩定性275 138液態金屬印刷集成電路發展路線圖279 139小結281 參考文獻282
第14章液態金屬印刷半導體工業應用286 141引言286 142印刷2D半導體光電探測器基本材料及測試工具288 143液態金屬基2D半導體印刷及表征289 144印刷2D半導體材料的光電特性295 145基于βGa2O3/Si異質結的全印刷日盲紫外光電探測器298 146液態金屬印刷光伏發電器305 147小結306 參考文獻307
第15章面向消費者和個人用戶的液態金屬普惠印刷半導體311 151引言311 152液態金屬普惠印刷電子及半導體313 153商業產品開發及產業化路線圖316 154迎接液態金屬半導體普惠印刷時代的到來320 155小結321 參考文獻322
索引325
第2章液態金屬元素半導體及化合物半導體15 21引言16 22物質相態轉移與常溫制造17 23典型的液態金屬材料及其化合物半導體17 24液態金屬超常物質特性21 25液態金屬正重塑半導體材料學23 26種類無限的液態金屬合金及復合材料24 27液態金屬微納尺度半導體材料學25 28液態金屬是催生電子及半導體技術變革的強勁引擎25 29小結27 參考文獻28
第3章液態金屬基礎物理化學特性30 31引言30 32印刷電子概況31 321常規印刷技術31 322常規電子油墨32 323打印方法32 324燒結方法33 33液態金屬印刷電子及半導體33 34液態金屬電子墨水的基本特點和優勢34 35液態金屬電子墨水物理性質35 351熱物理性質 36 352流體性質36 353可彎曲及拉伸電子特性37 354半導體性質37 355磁學性質38 356力學性質38 357其他重要物理屬性39 36液態金屬化學性質39 37液態金屬典型電子及半導體墨水制備途徑40 371合金化40 372組合化41 373納米化41 374氧化41 375氮化42 376更多化學后處理措施43 38液態金屬印刷電子及半導體對當代社會的意義45 381節能意義45 382對環境保護的意義46 383對健康技術的影響46 384新興應用46 39挑戰與機遇47 310小結48 參考文獻49
第4章液態金屬電子薄膜及物件的印刷52 41引言52 42傳統的電子印刷及油墨53 43液態金屬印刷電子油墨54 44液態金屬電子墨水的可打印性56 441可調節的黏附性56 442潤濕性57 45液態金屬電子功能薄膜印刷方法57 451液態金屬電子手寫方式58 452液態金屬全自動打印電子59 453普適性液態金屬噴墨印刷60 454液態金屬轉印方法62 46液態金屬3D電子及半導體打印方法65 47液態金屬印刷電子商用設備的發展及應用67 48小結73 參考文獻74
第5章液態金屬印刷電子與半導體互聯技術77 51引言77 52液態金屬導電圖案化打印及與常規半導體器件互聯79 53碳納米管薄膜印刷及液態金屬制備84 531碳納米管薄膜印刷84 532液態金屬的制備85 54液態金屬碳納米管光伏電池印制85 55高性能柔性液態金屬碳納米管晶體管88 56用液態金屬和有序排列的碳納米管制造光電子器件92 57小結93 參考文獻93
第6章液態金屬剝離法印刷氧化物半導體96 61引言97 62SiO2/Si基底上βGa2O3薄膜的表征98 63半導體薄膜的形成及晶體管印制與刻畫101 64βGa2O3器件制造及性能評估102 65擊穿電壓與電容變化105 66小結107 參考文獻107
第7章液態金屬摻雜實現氧化物半導體的改性和印制109 71引言110 72液態金屬基n型和p型Ga2O3薄膜的直接印刷111 73Ga2O3薄膜形貌、化學成分及晶體結構等性能的表征114 74n型和p型Ga2O3在FET電子器件中的應用124 75小結135 參考文獻135
第8章液態金屬氮化物半導體室溫印刷139 81引言140 82等離子體介導的Ga液態金屬與N2限域直接反應141 83室溫制造GaN半導體的材料及設備143 84GaN半導體室溫印制及表征144 85超薄2D GaN薄膜的性質150 86印刷超薄2D GaN薄膜在電子器件中的應用154 87小結157 參考文獻158
第9章液態金屬印刷制備磷化物和硫化物半導體薄膜162 91引言162 92液態金屬Ga表面磷化反應制備二維半導體薄膜164 921液態金屬Ga表面生長二維GaP半導體164 922液態金屬Ga印刷制備2D 磷酸鎵167 93液態金屬表面硫化反應制備二維半導體薄膜169 931液態金屬Ga印刷制備2D GaS169 932液態金屬Sn印刷制備2D SnS171 94液態金屬印刷制備二維半導體器件173 941液態金屬Ga印刷制備2D GaS晶體管173 942液態金屬Sn印刷制備柔性2D SnS壓電納米發電機175 95鎵基液態金屬室溫印刷P、S半導體薄膜176 96小結178 參考文獻178
第10章液態金屬印刷多元化合物半導體180 101引言181 102多元合金及GaInSnO和InSnO多層膜制備工藝183 103印刷型超薄GaInSnO半導體薄膜的性能185 104基于多層膜印制的電子器件集成及應用195 105小結203 參考文獻203
第11章在不同基底表面上的液態金屬電子及半導體印刷209 111引言209 112有較寬基底適應性的半液態金屬電子油墨印刷特性212 113Ni基液態金屬油墨印制電路的刻畫216 114三維基材表面的電子及半導體印制223 115三維電子及半導體墨水材料刻畫224 116液態金屬三維印刷電子器件及功能225 117小結235 參考文獻236
第12章一維纖維形狀與結構液態金屬電子及半導體印刷238 121引言238 122導電纖維及半導體材料制備240 123導電纖維機電特性及熱穩定性242 124智能響應型液態金屬纖維叢及半導體248 125小結256 參考文獻256
第13章液態金屬印刷集成電路及芯片258 131集成電路發展概況259 13111940年代至1950年代（晶體管階段）259 13121960年代至今（IC階段）259 1313印刷IC260 132改變集成電路及芯片制造模式的液態金屬印刷技術261 133液態金屬導電油墨的改性和增強263 134液態金屬導電體印制及材料表征264 135柔性基材上印刷的液態金屬碳納米管薄膜晶體管268 136高性能柔性液態金屬碳納米管薄膜晶體管269 137印刷液態金屬碳納米管基薄膜晶體管器件的穩定性275 138液態金屬印刷集成電路發展路線圖279 139小結281 參考文獻282
第14章液態金屬印刷半導體工業應用286 141引言286 142印刷2D半導體光電探測器基本材料及測試工具288 143液態金屬基2D半導體印刷及表征289 144印刷2D半導體材料的光電特性295 145基于βGa2O3/Si異質結的全印刷日盲紫外光電探測器298 146液態金屬印刷光伏發電器305 147小結306 參考文獻307
第15章面向消費者和個人用戶的液態金屬普惠印刷半導體311 151引言311 152液態金屬普惠印刷電子及半導體313 153商業產品開發及產業化路線圖316 154迎接液態金屬半導體普惠印刷時代的到來320 155小結321 參考文獻322
索引325
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液態金屬印刷半導體技術(液態金屬物質科學與技術研究叢書) 作者簡介
劉靜，中國科學院理化技術研究所研究員、清華大學生物醫學工程系教授。長期從事液態金屬、生物醫學工程與工程熱物理等領域交叉科學問題研究并做出系列開創性貢獻。特別是在液態金屬領域取得了突破性發現和應用，成果在世界范圍產生廣泛影響。出版14部著作，發表論文480余篇（30余篇英文封面或封底故事）；申報發明專利200余項，已獲授權130余項。曾獲國際傳熱界最高獎之一“The William Begell Medal”、全國首屆創新爭先獎、中國制冷學會技術發明一等獎、ASME會刊Journal of Electronic Packaging年度唯一最佳論文獎等。
李倩，中國科學院理化技術研究所助理研究員。主要研究方向為：功能電子器件，半導體光電子器件，光伏器件，半導體材料，納米材料。在液態金屬柔性印刷原型器件構建等方面形成了有特色的研究體系。獲得了一批國際水平的研究成果，在液態金屬功能器件研究領域，特別是高性能印刷液態金屬柔性半導體電子及集成電路研究方面處于前沿水平。
杜邦登，中國科學院理化技術研究所博士后，曾任航天工程大學激光推進及其應用國家重點實驗室助理研究員，以及中國船舶集團有限公司第725研究所工程師。主要從事液態金屬制造二維或超薄半導體材料及電子器件方面的研究。利用低溫氮等離子體處理液態鎵表面，實現了氮化鎵薄膜材料的室溫生長；通過液態鎵基合金成分調控，制備出高性能的摻雜型氧化鎵薄膜。以第一、共一作者身份發表系列重要論文，申請專利多項。
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