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石墨烯包裹納米線——柔性屏中新材料

普渡大學研究人員利用等離子體增強化學氣相沉積,将石墨烯包裹在銅納米線上,有效防止銅線被氧化,并顯著提高數據傳輸速度,降低傳導熱。這種材料在液晶和柔性顯示器中的應用前景很好。

Zhihong Chen是普渡大學電子計算機工程專業的一名副教授,他的一名博士研究生Ruchit Mehta說:“在高性能半導體芯片和液晶顯示器的應用中,高傳導性的銅納米線十分有利于數據傳輸和熱傳導。”

研究人員将銅納米線用石墨烯包裹,研究結果表明:相比于未被石墨烯包裹的銅納米線,複合銅納米線傳輸數據的速度快了15%,同時最高溫度也降低了27%。

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Ruchit Mehta說:“如果以後将銅和石墨烯的複合材料應用到矽芯片和柔性電子産品中,肯定會提高數據傳輸的速度并且能夠降低傳導熱。”
對于這種複合材料的論述可以在二月份出版的《納米快報》中看到。該論文的作者是Mehta,他是Sunny Chugh和Chen的博士研究生。

研究人員和企業正在試圖使納米線變得更細,以此來增大芯片中電子元件的集成密度。但是如果縮短納米線的直徑,在增大芯片儲存能的同時也會降低數據傳輸的速度和熱傳導能力,這樣可能會到導緻芯片過熱,給芯片造成損害。用石墨烯包裹的銅納米線能夠防止銅線氧化,并且可以保持低電阻,從而降低傳導熱。

Mehta說:“如果銅納米線的表面被氧覆蓋,這樣會使銅的導電和傳熱性能大幅下降。”“這點非常重要,因為我們都想讓盡可能多的電流通過銅線以提高傳輸速度,但是銅線如果承載太多的電流會軟化。如果銅線有良好的電子傳輸能力和熱傳導能力,就可以讓更多的電流通過銅線。”

這種複合材料有希望應用于透明和柔性顯示器中,因為它隻需要很少的量就能達到顯示、保持透明的目的,并且它是可彎曲的。

Mehta說:“銅線通常不會被用于透明和柔性顯示器中,因為它終究會被氧化直到損壞。如果能夠阻止被氧化,銅可能會變得比較适合用于這種顯示器。”

目前用石墨烯包裹銅納米線的技術還是不是很成熟,因為這個過程需要在大約1000℃進行化學氣相沉積,在這樣的溫度下銅的薄膜和小尺度線将會被消減。但是研究人員已經開發出了一種新技術,即用等離子體增強化學氣相沉積的方法在650℃下将石墨烯包裹在銅納米線上,這樣可以讓小尺寸線完整無損。實驗分别對兩種不同直徑的納米線進行了測試:第一種是180nm(比人的頭發細500多倍),第二種是280nm。

本文由材料人網編譯團隊華南分組編輯整理

素材:趙建偉 翻譯:孫文奎 校對:雷小波 審核:張文博

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