光电纳米技术的创新：麻省理工学院培育出精确的纳米LED阵列

光电纳米技术的创新：麻省理工学院培育出精确的纳米LED阵列麻省理工学院的一个新平台使研究人员能够"生长"卤化物包晶纳米晶体，并精确控制每个晶体的位置和尺寸，将它们集成到纳米级发光二极管中。图为纳米晶体阵列发光效果图。图片来源：SampsonWilcox,RLE提供卤化物钙钛矿是一类材料，因其优异的光电特性以及在高性能太阳能电池、发光二极管和激光器等器件中的潜在应用而引起人们的关注。这些材料已主要应用于薄膜或微米尺寸的设备应用中。在纳米尺度上精确集成这些材料可以开辟更非凡的应用，例如片上光源、光电探测器和忆阻器。然而，实现这种集成仍然具有挑战性，因为这种精致的材料可能会被传统的制造和图案化技术损坏。为了克服这一障碍，麻省理工学院的研究人员发明了一种技术，可以在需要的地方现场生长单个卤化物钙钛矿纳米晶体，并精确控制位置，尺寸在50纳米以内。（一张纸的厚度为100000纳米）纳米晶体的尺寸也可以通过该技术精确控制，这一点很重要，因为尺寸会影响其特性。由于材料是局部生长的，具有所需的特征，因此不需要可能造成损坏的传统光刻图案化步骤。NanOLED阵列（如图所示）可应用于光通信和计算、无透镜显微镜、新型量子光源以及用于增强和虚拟现实的高密度、高分辨率显示器。图片来源：研究人员提供该技术还具有可扩展性、多功能性，并且与传统的制造步骤兼容，因此它可以使纳米晶体集成到功能性纳米级器件中。研究人员用它来制造纳米级发光二极管（nanoLED）阵列，这是一种在电激活时发光的微小晶体。这种阵列可应用于光通信和计算、无透镜显微镜、新型量子光源以及用于增强和虚拟现实的高密度、高分辨率显示器。“正如我们的工作所示，开发新的工程框架将纳米材料集成到功能性纳米器件中至关重要。通过超越纳米制造、材料工程和设备设计的传统界限，这些技术可以让我们在极端纳米尺度上操纵物质，帮助我们实现非常规设备平台，这对于满足新兴技术需求非常重要。”Landsman电气工程和计算机科学(EECS)职业发展助理教授、电子研究实验室(RLE)成员，也是描述这项工作的新论文的资深作者。Niroui的合著者包括主要作者PatriciaJastrzebska-Perfect，她是EECS研究生；朱伟坤，化学工程系研究生；MayuranSaravanapavanantham、SarahSpector、RobertoBrenes和PeterSatterthwaite，均为EECS研究生；郑莉，RLE博士后；RajeevRam，电气工程教授。该研究于7月6日发表在《自然通讯》杂志上。微小的晶体，巨大的挑战使用传统的纳米级制造技术将卤化物钙钛矿集成到片上纳米级器件中是极其困难的。在一种方法中，可以使用光刻工艺对易碎的钙钛矿薄膜进行图案化，该工艺需要可能损坏材料的溶剂。在另一种方法中，首先在溶液中形成较小的晶体，然后以所需的图案从溶液中拾取并放置。“这两种情况都缺乏控制、分辨率和集成能力，这限制了材料扩展到纳米设备的方式，”尼鲁伊说。相反，她和她的团队开发了一种方法，可以在精确的位置直接“生长”卤化物钙钛矿晶体到所需的表面，然后在该表面上制造纳米器件。他们的流程的核心是本地化纳米晶体生长中使用的解决方案。为此，他们创建了一个带有小孔的纳米级模板，其中包含晶体生长的化学过程。它们修改模板的表面和孔的内部，控制一种称为“润湿性”的特性，因此含有钙钛矿材料的溶液不会聚集在模板表面上，并将被限制在孔内。“现在就有了这些非常小的、确定性的反应堆，材料可以在其中生长，”她说。他们将含有卤化物钙钛矿生长材料的溶液施加到模板上，随着溶剂蒸发，材料生长并在每个孔中形成微小的晶体。一种多功能且可调节的技术研究人员发现孔的形状在控制纳米晶体的位置方面起着关键作用。如果使用方形孔，由于纳米级力的影响，晶体有相同的机会放置在孔的四个角中。对于某些应用来说，这可能已经足够了，但对于其他应用来说，纳米晶体的放置需要更高的精度。通过改变孔的形状，研究人员能够设计这些纳米级的力，使晶体优先放置在所需的位置。当溶剂在孔内蒸发时，纳米晶体会经历压力梯度，产生定向力，确切的方向由孔的不对称形状确定。Niroui说：“这使我们不仅在生长方面，而且在这些纳米晶体的放置方面都具有非常高的精度。”他们还发现可以控制井内形成的晶体的大小。改变孔的大小以允许内部更多或更少的生长溶液产生更大或更小的晶体。通过制造精确的nanoLED阵列展示了其技术的有效性。在这种方法中，每个纳米晶体都被制成发光的纳米像素。这些高密度nanoLED阵列可用于片上光通信和计算、量子光源、显微镜以及增强和虚拟现实应用的高分辨率显示器。未来，研究人员希望探索这些微小光源的更多潜在应用。他们还想测试这些设备的极限，并努力将它们有效地整合到量子系统中。除了纳米级光源之外，该过程还为开发基于卤化物钙钛矿的片上纳米器件开辟了其他机会。他们的技术还为研究人员提供了一种更简单的方法来研究单个纳米晶体水平的材料，他们希望这将激励其他人对这些和其他独特材料进行更多研究。Jastrzebska-Perfect补充道：“通过高通量方法研究纳米级材料通常需要对材料进行精确定位并按该规模进行设计。通过提供局部控制，我们的技术可以改善研究人员研究和调整材料性能以适应不同应用的方式。”“该团队开发了一种非常聪明的方法，可以在基板上确定性地合成单个钙钛矿纳米晶体。他们可以以前所未有的规模控制纳米晶体的精确放置，从而为基于单纳米晶体制造高效纳米级LED提供了一个平台。”加州大学伯克利分校电气工程和计算机科学教授AliJavey说道，他没有参与这项研究。“这是一项令人兴奋的工作，因为它克服了该领域的基本挑战。”...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1370463.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1370463.htm

全新石墨烯纳米电子平台有望完美取代硅 芯片更小更高效

全新石墨烯纳米电子平台有望完美取代硅芯片更小更高效研究人员指出，“石墨烯的力量在于其平坦的二维结构，这种结构由已知最强的化学键结合在一起。相较于硅，石墨烯可微型化的程度更深、能以更高的速度运行并产生更少的热量。这意味着，原则上，单一的石墨烯芯片要比硅芯片内可封装更多器件。”为了创建新的纳米电子平台，研究人员在碳化硅晶体基板上创建了一种改良形式的外延石墨烯，用电子级碳化硅晶体生产了独特的碳化硅芯片。研究人员使用电子束光刻技术（微电子学中常用的一种方法）来雕刻石墨烯纳米结构，并将其边缘焊接到碳化硅芯片上。这一过程机械地稳定和密封石墨烯的边缘，否则它会与氧气和其他可能干扰沿边缘电荷运动的气体发生反应。最后，为了测量石墨烯平台的电子性能，该团队使用了一个低温设备，使他们能够记录从接近零摄氏度到室温下的特性。他们的研究成果已于近期发表在了《自然·通讯》杂志上。研究小组在石墨烯边缘态下观察到的电荷类似于光纤中的光子，可以在不散射的情况下长距离传播。他们发现电荷在散射之前沿边缘移动了数万纳米。在之前的技术中，石墨烯电子只能移动约10纳米，然后就会撞到小缺陷并向不同方向散射。在金属中，电流由带负电的电子传递。但与研究人员的预期相反，他们的测量表明，边缘电流不是由电子或空穴携带的。相反，电流是由一种不同寻常的准粒子携带的，这种准粒子既没有电荷也没有能量，但运动时没有阻力。尽管是单个物体，但观察到混合准粒子的成分在石墨烯边缘的相对侧移动。研究人员表示，其独特的性质表明，这种准粒子可能是物理学家几十年来一直希望利用的粒子——马约拉纳费米子。“在无缝连接的石墨烯网络中使用这种新的准粒子开发电子产品将改变游戏规则。”他们补充道，“我们可能还需要5到10年才能拥有第一个基于石墨烯的电子产品。但由于我们团队新的外延石墨烯平台，技术比以往任何时候都更接近让石墨烯成为硅的继承者。”...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1336115.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1336115.htm

金刚石纳米膜可使电子设备的温度降低10倍 充电速度提高5倍

金刚石纳米膜可使电子设备的温度降低10倍充电速度提高5倍热量通常是电的一种不幸的副作用，过多的热量会损坏元件和设备，有时甚至会造成危险。因此，管理和消除热量是电子设计的一个主要考虑因素，散热器通常由铜或铝制成。问题是，这些金属也是良好的导电体，因此通常还需要另一个绝缘层。因此，在这项新研究中，弗劳恩霍夫研究小组转向了金刚石，因为金刚石是热的优良导体，但却是电的绝缘体。该项目的科学家马蒂亚斯-米勒（MatthiasMühle）说："我们希望用我们的金刚石纳米膜取代中间层，因为金刚石可以被加工成导电路径，所以它能非常有效地将热量传递到铜上。由于我们的膜是柔性的、独立的，它可以放置在元件或铜的任何位置，也可以直接集成到冷却电路中。"研究小组的钻石纳米膜样品弗劳恩霍夫美国中西部中心CMW金刚石散热器早已经开始投入使用，但其厚度通常超过2毫米，很难粘贴到元件上。而纳米膜只有一微米厚，柔韧性好，只要轻轻加热到80°C（176°F），就能粘合到电子元件上。研究小组通过在硅晶片上生长多晶金刚石，然后分离和蚀刻金刚石层来制造纳米散热膜。研究人员估计，金刚石纳米膜可将电子元件的热负荷降低10倍，这当然会提高这些元件和整个设备的能效和使用寿命。研究小组表示，如果将其应用到充电系统中，这种薄膜可将电动汽车的充电速度提高五倍。也许最重要的是，由于金刚石纳米膜可以在硅晶片上制造，因此制造工艺应该比较容易扩大到工业用途。该团队已经为这项技术申请了专利，并计划于今年晚些时候开始在电动汽车和电信领域的逆变器和变压器中进行测试。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1422420.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1422420.htm

石墨烯添加剂可以用来生产性能更高的塑料薄膜

石墨烯添加剂可以用来生产性能更高的塑料薄膜当我们想到石墨烯时，我们往往会想到它在电子、医疗设备和建筑材料等方面的高调应用。然而，现在，它已经被纳入一种添加剂，据说可以提高简陋的塑料薄膜的性能。石墨烯被广泛地誉为一种"神奇的材料"，其形式是由一原子厚的碳原子片以蜂窝状的形式相互连接。PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1352083.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1352083.htm

纳米金刚石的"热能高速公路"使电子产品保持低温 散热效果提高四倍

纳米金刚石的"热能高速公路"使电子产品保持低温散热效果提高四倍更小、更智能的电子产品已经彻底改变了生活的许多方面，从通信到医疗。但是尺寸的缩小意味着这些设备将热量集中在更小的区域，这可能导致计算速度落后，甚至迫使设备意外地完全关闭以防止损坏。为了驱散这种热量，研究人员正在转向含有柔性聚合物和导热填料的纳米复合材料。制造纳米复合材料的一个简单方法是电纺。在这种方法中，聚合物和填料的溶液通过一个带电的喷嘴从注射器中喷射出来，形成纤维，积聚成薄膜。虽然简单，但从单一溶液电纺或单轴电纺难以控制材料的特性。因此，JinhongYu、SharorongLu和同事们使用了一种称为同轴电纺的双溶液技术，以更好地控制纤维设计并改善一种新纳米复合材料的散热。研究人员用他们选定的聚合物聚乙烯醇制成一种溶液，用导热填料（一种纳米钻石材料）制成另一种溶液，以生产新型纳米复合材料。通过将每种溶液的注射器安装在一个结合了这两种溶液的喷嘴上，研究人员制造了具有聚乙烯醇核心和纳米钻石涂层的纤维，而不是这两种成分的随机分布。研究人员说，涂层纤维就像一条"高速公路"，像交通一样，在整个薄膜中沿着和穿过纤维引导热量。在测试中，新材料的散热效果比用传统喷嘴制造的材料要好，其导热性是以前报道的纳米复合材料的四倍。这些薄膜有朝一日可用于保持微小的电子产品努力工作，同时保持冷却。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1365087.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1365087.htm

下一代改良工艺有望加速发挥台积电当前3纳米技术的优势

下一代改良工艺有望加速发挥台积电当前3纳米技术的优势生产全球最先进芯片的竞争十分激烈，而台积电的产品路线图承诺，这场争夺战将异常激烈。首先，其性能优化的N3P节点即将问世，并将于2024年下半年投入量产，这将是该公司一段时间内最先进的节点。明年台积电将推出两个生产节点，它们将于2025年下半年进入大批量生产，有望加快N3P优势的发挥，这两个节点分别是3纳米级工艺N3X和2纳米级工艺N2。N3X专为高性能计算应用而定制，最高电压为1.2V。根据AnandTech的研究，N3X芯片可将Vdd从1.0V降至0.9V，从而将功耗降低7%，将性能提高5%，或将晶体管密度提高约10%。N2采用全栅极（GAA）纳米片晶体管，这是台积电的首创，具有卓越的低Vdd性能，专为移动和可穿戴应用而设计。此外，台积电表示，N2的超薄堆叠纳米片将HPC的节能计算提升到了一个新的水平。还将增加背面电源轨，以进一步提高性能。N2技术将配备台积电NanoFlex，这是一种设计-技术协同优化技术，可为设计人员提供N2标准单元的灵活性，其中短单元强调小面积和更高的能效，而高单元则最大限度地提高性能。客户可在同一设计块内优化短单元和高单元的组合。2026年，台积电将再推出两个节点：N2P（2纳米级）和A16（1.6纳米级）。与最初的N2相比，N2P的功率有望降低5%-10%，性能提升5%-10%。不过，与之前公布的消息相反，N2P将不会采用背面功率传输网络，而是使用传统的功率传输机制。这意味着这种先进功率传输的集成将转移到包括A16在内的新一代节点上。台积公司上月发布了A16。A16将结合台积公司的超级电源轨架构和纳米片晶体管，通过将前端路由资源专用于信号来提高逻辑密度和性能，使A16成为具有复杂信号路由和密集电源传输网络的高性能计算产品的理想选择。与台积电的N2P工艺相比，A16将在相同Vdd（正电源电压）下提高8-10%的速度，在相同速度下降低15-20%的功耗，并为数据中心产品提高高达1.10倍的芯片密度。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1432411.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1432411.htm