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石墨烯包裹纳米线——柔性屏中新材料

日期:2016-06-29

 

普渡大学研究人员利用等离子体增强化学气相沉积,将石墨烯包裹在铜纳米线上,有效防止铜线被氧化,并显著提高数据传输速度,降低传导热。这种材料在液晶和柔性显示器中的应用前景很好。

Zhihong Chen是普渡大学电子计算机工程专业的一名副教授,他的一名博士研究生Ruchit Mehta说:“在高性能半导体芯片和液晶显示器的应用中,高传导性的铜纳米线十分有利于数据传输和热传导。”

研究人员将铜纳米线用石墨烯包裹,研究结果表明:相比于未被石墨烯包裹的铜纳米线,复合铜纳米线传输数据的速度快了15%,同时最高温度也降低了27%。

Ruchit Mehta说:“如果以后将铜和石墨烯的复合材料应用到硅芯片和柔性电子产品中,肯定会提高数据传输的速度并且能够降低传导热。”

对于这种复合材料的论述可以在二月份出版的《纳米快报》中看到。该论文的作者是Mehta,他是Sunny Chugh和Chen的博士研究生。

研究人员和企业正在试图使纳米线变得更细,以此来增大芯片中电子元件的集成密度。但是如果缩短纳米线的直径,在增大芯片储存能的同时也会降低数据传输的速度和热传导能力,这样可能会到导致芯片过热,给芯片造成损害。用石墨烯包裹的铜纳米线能够防止铜线氧化,并且可以保持低电阻,从而降低传导热。

Mehta说:“如果铜纳米线的表面被氧覆盖,这样会使铜的导电和传热性能大幅下降。”“这点非常重要,因为我们都想让尽可能多的电流通过铜线以提高传输速度,但是铜线如果承载太多的电流会软化。如果铜线有良好的电子传输能力和热传导能力,就可以让更多的电流通过铜线。”

这种复合材料有希望应用于透明和柔性显示器中,因为它只需要很少的量就能达到显示、保持透明的目的,并且它是可弯曲的。

Mehta说:“铜线通常不会被用于透明和柔性显示器中,因为它终究会被氧化直到损坏。如果能够阻止被氧化,铜可能会变得比较适合用于这种显示器。”

目前用石墨烯包裹铜纳米线的技术还是不是很成熟,因为这个过程需要在大约1000℃进行化学气相沉积,在这样的温度下铜的薄膜和小尺度线将会被消减。但是研究人员已经开发出了一种新技术,即用等离子体增强化学气相沉积的方法在650℃下将石墨烯包裹在铜纳米线上,这样可以让小尺寸线完整无损。实验分别对两种不同直径的纳米线进行了测试:第一种是180nm(比人的头发细500多倍),第二种是280nm。(新材全球网)

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