液态金属印刷半导体技术(液态金属物质科学与技术研究丛书)
9787547862346
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江西吉安
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作者刘静 李倩 杜邦登
出版社上海科学技术出版社
ISBN9787547862346
出版时间2023-08
装帧平装
货号735283291450
上书时间2023-11-06
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- 编辑推荐: 本书作者从有别于传统半导体生长技术的角度出发，于国内外首次提出了液态金属印刷电子学与印刷半导体的全新理念与技术途径，研发的有关液态金属电子制造装备及电子材料产品逐步实现了规模化工业应用及普及，正为下一代电子器件、集成电路乃至用户端芯片的快速成型打开全新视野，为半导体制造业注入新的活力。与此同时，世界范围内对半导体制造方面的竞争日趋紧张加剧，我国众多半导体与芯片行业陷入严峻的卡脖子境遇，改变现状的突破口只能通过重大理论创新与技术变革实现。本书首次系统介绍液态金属印刷半导体技术的基本思想、典型途径和应用情形，其全新理论与应用技术体系颠覆了经典制程的基本理念，开辟出了崭新的半导体与集成电路制造赛道，本书的出版将及时有力地促进我国相关行业后来居上乃至实现跨越式发展，有紧迫的现实意义。 目 录 第1章绪论1 11半导体材料及其基本制造途径1 12经典半导体制备工艺面临的困境4 13通向普惠制造的印刷电子技术5 14变革性的液态金属印刷半导体技术7 141基本技术概要7 142液态金属直接印刷第三代半导体技术9 143液态金属直接印刷第四代半导体技术9 15液态金属印刷半导体先进制程的优势10 16液态金属印刷半导体面临的机遇与挑战11 参考文献12 第2章液态金属元素半导体及化合物半导体15 21引言16 22物质相态转移与常温制造17 23典型的液态金属材料及其化合物半导体17 24液态金属超常物质特性21 25液态金属正重塑半导体材料学23 26种类无限的液态金属合金及复合材料24 27液态金属微纳尺度半导体材料学25 28液态金属是催生电子及半导体技术变革的强劲引擎25 29小结27 参考文献28 第3章液态金属基础物理化学特性30 31引言30 32印刷电子概况31 321常规印刷技术31 322常规电子油墨32 323打印方法32 324烧结方法33 33液态金属印刷电子及半导体33 34液态金属电子墨水的基本特点和优势34 35液态金属电子墨水物理性质35 351热物理性质 36 352流体性质36 353可弯曲及拉伸电子特性37 354半导体性质37 355磁学性质38 356力学性质38 357其他重要物理属性39 36液态金属化学性质39 37液态金属典型电子及半导体墨水制备途径40 371合金化40 372组合化41 373纳米化41 374氧化41 375氮化42 376更多化学后处理措施43 38液态金属印刷电子及半导体对当代社会的意义45 381节能意义45 382对环境保护的意义46 383对健康技术的影响46 384新兴应用46 39挑战与机遇47 310小结48 参考文献49 第4章液态金属电子薄膜及物件的印刷52 41引言52 42传统的电子印刷及油墨53 43液态金属印刷电子油墨54 44液态金属电子墨水的可打印性56 441可调节的黏附性56 442润湿性57 45液态金属电子功能薄膜印刷方法57 451液态金属电子手写方式58 452液态金属全自动打印电子59 453普适性液态金属喷墨印刷60 454液态金属转印方法62 46液态金属3D电子及半导体打印方法65 47液态金属印刷电子商用设备的发展及应用67 48小结73 参考文献74 第5章液态金属印刷电子与半导体互联技术77 51引言77 52液态金属导电图案化打印及与常规半导体器件互联79 53碳纳米管薄膜印刷及液态金属制备84 531碳纳米管薄膜印刷84 532液态金属的制备85 54液态金属碳纳米管光伏电池印制85 55高性能柔性液态金属碳纳米管晶体管88 56用液态金属和有序排列的碳纳米管制造光电子器件92 57小结93 参考文献93 第6章液态金属剥离法印刷氧化物半导体96 61引言97 62SiO2/Si基底上βGa2O3薄膜的表征98 63半导体薄膜的形成及晶体管印制与刻画101 64βGa2O3器件制造及性能评估102 65击穿电压与电容变化105 66小结107 参考文献107 第7章液态金属掺杂实现氧化物半导体的改性和印制109 71引言110 72液态金属基n型和p型Ga2O3薄膜的直接印刷111 73Ga2O3薄膜形貌、化学成分及晶体结构等性能的表征114 74n型和p型Ga2O3在FET电子器件中的应用124 75小结135 参考文献135 第8章液态金属氮化物半导体室温印刷139 81引言140 82等离子体介导的Ga液态金属与N2限域直接反应141 83室温制造GaN半导体的材料及设备143 84GaN半导体室温印制及表征144 85超薄2D GaN薄膜的性质150 86印刷超薄2D GaN薄膜在电子器件中的应用154 87小结157 参考文献158 第9章液态金属印刷制备磷化物和硫化物半导体薄膜162 91引言162 92液态金属Ga表面磷化反应制备二维半导体薄膜164 921液态金属Ga表面生长二维GaP半导体164 922液态金属Ga印刷制备2D 磷酸镓167 93液态金属表面硫化反应制备二维半导体薄膜169 931液态金属Ga印刷制备2D GaS169 932液态金属Sn印刷制备2D SnS171 94液态金属印刷制备二维半导体器件173 941液态金属Ga印刷制备2D GaS晶体管173 942液态金属Sn印刷制备柔性2D SnS压电纳米发电机175 95镓基液态金属室温印刷P、S半导体薄膜176 96小结178 参考文献178 第10章液态金属印刷多元化合物半导体180 101引言181 102多元合金及GaInSnO和InSnO多层膜制备工艺183 103印刷型超薄GaInSnO半导体薄膜的性能185 104基于多层膜印制的电子器件集成及应用195 105小结203 参考文献203 第11章在不同基底表面上的液态金属电子及半导体印刷209 111引言209 112有较宽基底适应性的半液态金属电子油墨印刷特性212 113Ni基液态金属油墨印制电路的刻画216 114三维基材表面的电子及半导体印制223 115三维电子及半导体墨水材料刻画224 116液态金属三维印刷电子器件及功能225 117小结235 参考文献236 第12章一维纤维形状与结构液态金属电子及半导体印刷238 121引言238 122导电纤维及半导体材料制备240 123导电纤维机电特性及热稳定性242 124智能响应型液态金属纤维丛及半导体248 125小结256 参考文献256 第13章液态金属印刷集成电路及芯片258 131集成电路发展概况259 13111940年代至1950年代（晶体管阶段）259 13121960年代至今（IC阶段）259 1313印刷IC260 132改变集成电路及芯片制造模式的液态金属印刷技术261 133液态金属导电油墨的改性和增强263 134液态金属导电体印制及材料表征264 135柔性基材上印刷的液态金属碳纳米管薄膜晶体管268 136高性能柔性液态金属碳纳米管薄膜晶体管269 137印刷液态金属碳纳米管基薄膜晶体管器件的稳定性275 138液态金属印刷集成电路发展路线图279 139小结281 参考文献282 第14章液态金属印刷半导体工业应用286 141引言286 142印刷2D半导体光电探测器基本材料及测试工具288 143液态金属基2D半导体印刷及表征289 144印刷2D半导体材料的光电特性295 145基于βGa2O3/Si异质结的全印刷日盲紫外光电探测器298 146液态金属印刷光伏发电器305 147小结306 参考文献307 第15章面向消费者和个人用户的液态金属普惠印刷半导体311 151引言311 152液态金属普惠印刷电子及半导体313 153商业产品开发及产业化路线图316 154迎接液态金属半导体普惠印刷时代的到来320 155小结321 参考文献322 索引325 内容介绍: 经典半导体制备及器件光刻工艺通常受制于价格高昂的设备、繁琐冗长的制程及严重水电消耗。作者刘静教授带领团队研发的液态金属印刷半导体技术，以一种自下而上的全新方式实现了对Ga2O3、GaN等第三代、第四代以及更多类型半导体的大面积低成本印制，由此可快速构筑二极管、三极管、晶体管乃至集成电路和功能芯片，这一模式打破了传统半导体制造理念与应用技术瓶颈，正以其普惠化特点展示出巨大发展空间，可望为芯片制造业注入新的活力。为促进这一新兴领域的繁荣和发展，本书旨在介绍液态金属印刷半导体技术的基本原理、典型途径和应用问题，以助力更多基础研发和工业实践，继而推动行业进步。尤其在当前我国众多半导体与芯片行业陷入严峻的卡脖子的背景下，本书的出版具有重要的现实意义。 作者介绍: 刘静，中国科学院理化技术研究所研究员、清华大学生物医学工程系教授。长期从事液态金属、生物医学工程与工程热物理等领域交叉科学问题研究并做出系列开创性贡献。特别是在液态金属领域取得了突破性发现和应用，成果在世界范围产生广泛影响。出版14部著作，发表论文480余篇（30余篇英文封面或封底故事）；申报发明专利200余项，已获授权130余项。曾获国际传热界最高奖之一“The William Begell Medal”、全国首届创新争先奖、中国制冷学会技术发明一等奖、ASME会刊Journal of Electronic Packaging年度唯一最佳论文奖等。 李倩，中国科学院理化技术研究所助理研究员。主要研究方向为：功能电子器件，半导体光电子器件，光伏器件，半导体材料，纳米材料。在液态金属柔性印刷原型器件构建等方面形成了有特色的研究体系。获得了一批国际水平的研究成果，在液态金属功能器件研究领域，特别是高性能印刷液态金属柔性半导体电子及集成电路研究方面处于前沿水平。 杜邦登，中国科学院理化技术研究所博士后，曾任航天工程大学激光推进及其应用国家重点实验室助理研究员，以及中国船舶集团有限公司第725研究所工程师。主要从事液态金属制造二维或超薄半导体材料及电子器件方面的研究。利用低温氮等离子体处理液态镓表面，实现了氮化镓薄膜材料的室温生长；通过液态镓基合金成分调控，制备出高性能的掺杂型氧化镓薄膜。以第一、共一作者身份发表系列重要论文，申请专利多项。 '
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