| 新聞直報(bào)員供求信息會(huì)員 |
毫米級(jí)“寶寶鉆”長(zhǎng)成厘米級(jí)“成年鉆石”，只要1.5天，這個(gè)技術(shù)有點(diǎn)牛！
文章來(lái)源：賢集網(wǎng) 更新時(shí)間：2024-05-17 16:19:55
|
4月2日，走進(jìn)華東理工大學(xué)實(shí)驗(yàn)18樓的底層實(shí)驗(yàn)室，顯微鏡觀察下，一種明星半導(dǎo)體材料在溶液中，從一顆顆小晶核，漸漸長(zhǎng)成六邊形的晶片，不僅比傳統(tǒng)方法提速4倍，其尺寸也有了倍增，且擁有前所未有的高性能。 原來(lái)，華理團(tuán)隊(duì)基于鈣鈦礦，自主研發(fā)高溶質(zhì)通量的單晶薄膜生長(zhǎng)系統(tǒng)，取得通用晶體生長(zhǎng)技術(shù)突破，相關(guān)成果日前見刊國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然·通訊》，可應(yīng)用于從光伏、芯片到醫(yī)學(xué)影像裝備等的核心器件。 1、生長(zhǎng)周期從7天縮短至1.5天 金屬鹵化物鈣鈦礦是一類光電性質(zhì)優(yōu)異、可利用溶液制備的明星半導(dǎo)體材料，在太陽(yáng)能電池、發(fā)光二極管、輻射探測(cè)領(lǐng)域展現(xiàn)出應(yīng)用前景，被譽(yù)為新能源、生態(tài)環(huán)保等領(lǐng)域的新質(zhì)生產(chǎn)力，成為學(xué)術(shù)界、工業(yè)界爭(zhēng)相創(chuàng)新研發(fā)的目標(biāo)。 目前，這些光電子器件主要采用多晶薄膜作為光活性材料，但多晶形式的“先天缺陷”顯著降低器件性能和使用壽命。相對(duì)于碎鉆般的多晶薄膜，鈣鈦礦單晶晶片如同完美的“非洲之星”鉆石，其極低的缺陷密度僅為多晶薄膜的十萬(wàn)分之一左右，同時(shí)兼具優(yōu)異的光吸收、輸運(yùn)能力以及穩(wěn)定性，成為更理想的候選材料。 然而，國(guó)際上尚未有鈣鈦礦單晶晶片的通用制備方法，傳統(tǒng)的空間限域方法僅能以高溫、生長(zhǎng)速率慢的方式制備幾種毫米級(jí)單晶，極大限制了單晶晶片的實(shí)際應(yīng)用。如何“魔法實(shí)施”，華東理工大學(xué)清潔能源材料與器件團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)的鈣鈦礦單晶薄膜通用生長(zhǎng)技術(shù)，就讓毫米級(jí)“碎鉆”長(zhǎng)成了厘米級(jí)“完美鉆石”。 鈣鈦礦單晶薄膜材料生長(zhǎng)涉及成核、溶解、傳質(zhì)、反應(yīng)等多個(gè)過程，研究團(tuán)隊(duì)揭示出傳質(zhì)過程是決定晶體生長(zhǎng)速率的關(guān)鍵因素，使得溶質(zhì)的擴(kuò)散系數(shù)提高了3倍。在這一高溶質(zhì)通量系統(tǒng)中，研究人員將原有的晶體生長(zhǎng)溫度降低了60攝氏度，生長(zhǎng)速率也是原來(lái)的4倍以上，生長(zhǎng)周期由7天縮短至1.5天。 “這項(xiàng)生長(zhǎng)技術(shù)具有普適性，可以實(shí)現(xiàn)30余種金屬鹵化物鈣鈦礦半導(dǎo)體的厘米級(jí)單晶薄膜生長(zhǎng)，低溫、快速、可控，而且高通量。”該成果的主要完成人、華東理工大學(xué)侯宇教授表示，這為新一代的高性能光電子器件提供了豐富的材料庫(kù)，一些難以合成的具有雙金屬結(jié)構(gòu)、多元素合金的單晶，也首次實(shí)現(xiàn)了可控制備。 2、在溫和條件下生產(chǎn)人造鉆石 對(duì)于鉆石我們并不陌生，作為碳的一種同素異形體，因其非凡的硬度、光彩奪目以及卓越性能而享譽(yù)盛名，長(zhǎng)期以來(lái)吸引著科學(xué)家和愛好者的目光。 自然界中的鉆石形成于地球地幔深處的極端高壓（數(shù)萬(wàn)個(gè)大氣壓）和高溫（900 至 1400 °C）環(huán)境下，其形成過程經(jīng)歷了數(shù)百萬(wàn)年甚至數(shù)十億年的地質(zhì)作用。 除了在珠寶領(lǐng)域的傳統(tǒng)用途外，鉆石因其卓越的物理和化學(xué)性質(zhì)而在各種行業(yè)廣受應(yīng)用：從工業(yè)切削工具到先進(jìn)電子器件進(jìn)而到生物醫(yī)學(xué)器件，鉆石憑借其無(wú)與倫比的耐用性、優(yōu)異的熱導(dǎo)率和電學(xué)特性，以及良好的生物相容性，在不同領(lǐng)域發(fā)揮著關(guān)鍵作用。 近年來(lái)，材料科學(xué)的進(jìn)步帶來(lái)了人工合成鉆石的突破性發(fā)展，一定程度上擴(kuò)展了鉆石的利用范圍，并提高了其可及性。一般來(lái)說(shuō)，目前有兩種常規(guī)的技術(shù)，可被用來(lái)制備尺寸超過一厘米的人造鉆石。 其一是化學(xué)氣相沉積方法，可以沉積出大面積單晶鉆石薄膜或多晶鉆石薄膜。 其二是高壓高溫合成方法，通過模擬地球深部的高溫高壓極端條件，并使用熔融金屬作為催化劑和溶劑，配合適當(dāng)?shù)臏囟忍荻龋谷芙獾奶夹纬摄@石。 其中，在嚴(yán)格控制實(shí)驗(yàn)條件的前提下，可以在 5 至 12 天之內(nèi)，通過高壓高溫的方式，從鉆石種晶生長(zhǎng)出體積達(dá) 1 立方厘米的單晶鉆石。值得一提的是，由于高壓高溫組件尺寸的限制，該方法所生長(zhǎng)的鉆石尺寸通常被限制在約 1 厘米。 另一方面，高壓高溫技術(shù)應(yīng)用非常廣泛，貝恩公司在 2018 年發(fā)布的《全球鉆石產(chǎn)業(yè)》調(diào)查報(bào)告中指出，基于經(jīng)濟(jì)效益等原因，高壓高溫制備的鉆石約占到所有人造鉆石總量的 99%。 3、人造鉆石市場(chǎng) 人造鉆石市場(chǎng)持續(xù)升溫，其市場(chǎng)份額在不斷攀升。據(jù)最新數(shù)據(jù)顯示，今年7月，人造鉆石的市場(chǎng)份額已達(dá)到了49.9%，接近50%的臨界點(diǎn)，預(yù)示著人造鉆石的時(shí)代即將到來(lái)。本文將結(jié)合天然鉆石價(jià)格的暴跌，分析人造鉆石市場(chǎng)的未來(lái)趨勢(shì)。 首先，我們來(lái)看看人造鉆石市場(chǎng)的現(xiàn)狀。隨著技術(shù)的進(jìn)步，人造鉆石的品質(zhì)和外觀與天然鉆石已無(wú)二致，而價(jià)格卻遠(yuǎn)低于天然鉆石。這就使得越來(lái)越多的人選擇人造鉆石，而非天然鉆石。尤其是當(dāng)消費(fèi)者在購(gòu)買鉆戒等珠寶時(shí)，他們更關(guān)心性價(jià)比，而非鉆石的來(lái)源。 然而，全球天然鉆石價(jià)格近期卻出現(xiàn)了暴跌。業(yè)內(nèi)人士預(yù)測(cè)，未來(lái)一年內(nèi)，天然鉆石的價(jià)格可能會(huì)再降低25%。這主要是由于全球疫情的影響，使得天然鉆石的開采和貿(mào)易受到了嚴(yán)重沖擊。但隨著疫情的逐漸控制和全球經(jīng)濟(jì)的恢復(fù)，天然鉆石價(jià)格有望逐步恢復(fù)。 盡管如此，人造鉆石的市場(chǎng)份額仍將繼續(xù)上升。一方面，消費(fèi)者對(duì)于性價(jià)比的追求，將推動(dòng)人造鉆石的需求；另一方面，隨著技術(shù)的進(jìn)步，人造鉆石的制造將更加高效，成本更低，也會(huì)進(jìn)一步推動(dòng)人造鉆石市場(chǎng)的發(fā)展。 目前，我國(guó)培育鉆石產(chǎn)量占全球產(chǎn)量的一半以上，其中主要采用的方法是高溫高壓法。盡管培育鉆石與天然鉆石有微小的差異，如人工合成的痕跡，但這并不影響其作為鉆石的認(rèn)可度。 培育鉆石產(chǎn)業(yè)的興起代表了我國(guó)金剛石產(chǎn)業(yè)的崛起。從無(wú)到有，我國(guó)金剛石產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷了長(zhǎng)期的發(fā)展，如今已占據(jù)全球市場(chǎng)的90%份額。培育鉆石的發(fā)展和技術(shù)突破是這一產(chǎn)業(yè)崛起的見證。 總的來(lái)說(shuō)，培育鉆石作為一種新興的鉆石品類，正逐漸受到越來(lái)越多消費(fèi)者的關(guān)注。雖然與天然鉆石相比，培育鉆石價(jià)格更低，但其與天然鉆石在物理、化學(xué)和光學(xué)性質(zhì)上完全一致。隨著培育鉆石技術(shù)的不斷進(jìn)步，培育鉆石有望成為天然鉆石的平價(jià)替代品，給消費(fèi)者提供更多選擇。 原文鏈接：https://www.xianjichina.com/special/detail_548178.html 來(lái)源：賢集網(wǎng) 著作權(quán)歸作者所有。商業(yè)轉(zhuǎn)載請(qǐng)聯(lián)系作者獲得授權(quán)，非商業(yè)轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處。 |
相關(guān)新聞
- [2024-06-28]·湖北宜化擬公開掛牌轉(zhuǎn)讓降解新材
- [2024-06-28]·廣信股份公開一項(xiàng)聚氨酯農(nóng)藥微膠
- [2024-06-28]·伊之密與海爾再度攜手，共筑智能
- [2024-06-28]·全球首列！更輕更節(jié)能的碳纖維地
- [2024-06-28]·稀土紅外反射中空隔熱聚酰胺纖維
- [2024-06-28]·盛禧奧在意大利開設(shè)PMMA先進(jìn)回收
- [2024-06-28]·APS Elastomers推出新的耐高溫T
- [2024-06-28]·杜邦FROTH-PAK?環(huán)保型低壓雙組
- [2024-06-27]·科學(xué)家創(chuàng)制出無(wú)疲勞鐵電材料?有
- [2024-06-27]·亞納米尺度全暴露Pt團(tuán)簇高效催化
主辦單位：山東省化工情報(bào)信息協(xié)會(huì)
山東省濟(jì)南市文化東路80號(hào)郵編：250014電話：0531—86399950、86399980、86399990傳真：0531—86399186
山東化工網(wǎng)在線交流：
Copyright(C)山東省化工情報(bào)信息協(xié)會(huì) 版權(quán)所有 備案號(hào)：魯ICP備2021036540號(hào)
山東省濟(jì)南市文化東路80號(hào)郵編：250014電話：0531—86399950、86399980、86399990傳真：0531—86399186
山東化工網(wǎng)在線交流：
Copyright(C)山東省化工情報(bào)信息協(xié)會(huì) 版權(quán)所有 備案號(hào)：魯ICP備2021036540號(hào)
魯公網(wǎng)安備 37010202001033號(hào)