夢(mèng)之墨液態(tài)金屬電路打印

2019年5月，南極熊參觀了北京夢(mèng)之墨。

液態(tài)金屬電磁屏蔽涂料



液態(tài)金屬導(dǎo)電漿料



液態(tài)金屬柔性可拉伸電路



幾秒鐘即可打印完成的電路



夢(mèng)之墨第一代液態(tài)金屬電路打印機(jī)



打印的天線電路



剛打印出來(lái)的電路，光澤度很高



液態(tài)金屬電路做成的教育產(chǎn)品，例如人體磁場(chǎng)，即可感應(yīng)開關(guān)



液態(tài)電路畫畫，給傳統(tǒng)繪畫帶來(lái)新的玩法

鎵和鎵基合金是典型的室溫液態(tài)金屬，具有低熔點(diǎn)、高表面張力、柔韌變形性、良好的導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性以及低毒性等優(yōu)秀特性。基于液態(tài)金屬的應(yīng)用迄今已被拓展到先進(jìn)熱管理、柔性電子、軟體機(jī)器人、生物醫(yī)學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域。與其它金屬類似，空氣與鎵基液態(tài)合金之間的界面處同樣易于形成薄的自限性氧化膜。在以往的系列研究中，基于氧化前后表面張力的變化被用于在酸性或堿性溶液中誘導(dǎo)液態(tài)金屬的各種運(yùn)動(dòng)和變形行為。然而，到目前為止，氧化膜本身的物理性質(zhì)很少受到關(guān)注。

β-Ga2O3是一種新興的半導(dǎo)體材料，其具有4.6-4.9 eV的超寬帶隙，高擊穿電場(chǎng)和較大的Baliga品質(zhì)因數(shù)（Baliga’s Figure of Merit, BFOM），是制備下一代高功率電子器件的候選材料之一。然而，由于β-Ga2O3膜大面積沉積具有很高的難度，實(shí)現(xiàn)基于β-Ga2O3膜的電子器件一直是頗具挑戰(zhàn)性的問(wèn)題。實(shí)際上，包覆Ga基液態(tài)金屬表面的氧化層在制造大面積β-Ga2O3膜方面可以拓展出驚人的新應(yīng)用。

眾所周知，二維（2D）材料具有許多與塊狀材料不同的有趣特性，例如壓電和光學(xué)特性，其多樣化應(yīng)用潛力激發(fā)了學(xué)術(shù)界對(duì)相應(yīng)合成策略的特別關(guān)注，而合成策略在很大程度上由于各種創(chuàng)新方法的提出而逐步得到拓寬。2012年，中科院理化所劉靜小組在一篇長(zhǎng)達(dá)30頁(yè)的前瞻性論文中首次描述了基于液態(tài)金屬鎵等材料直接制備各類型導(dǎo)體、半導(dǎo)體繼而構(gòu)筑功能器件的DREAM Ink（夢(mèng)之墨）原理和方法；2017年，澳大利亞Kalantar-zadeh小組借助鎵基液態(tài)金屬的獨(dú)特反應(yīng)環(huán)境探索了相對(duì)容易的合成路線�；�于范德華力分離表面氧化膜的方法激發(fā)了獲取超薄氧化鎵層的新方法，進(jìn)一步豐富了其它功能性二維材料的合成策略。理論上，由此制成的材料在構(gòu)建薄膜半導(dǎo)體器件方面具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。然而，迄今為止，國(guó)際上直接利用液態(tài)金屬制造功能器件的研究還鮮有嘗試，將這些材料用于制備場(chǎng)效應(yīng)晶體管半導(dǎo)體層的相關(guān)探索存在大量空白，學(xué)術(shù)界對(duì)這些二維材料的電性能研究尚有較大欠缺。

【成果簡(jiǎn)介】
近日，來(lái)自清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院、中科院理化所及北京夢(mèng)之墨科技有限公司的聯(lián)合小組報(bào)道了一種利用液態(tài)金屬表面氧化物與基板之間的沖擊過(guò)程來(lái)印刷和制備硅片級(jí)薄膜半導(dǎo)體的新方法，相應(yīng)研究闡明了液態(tài)金屬液滴下降高度和后處理溫度對(duì)氧化物層形成的影響，有望優(yōu)化大面積β-Ga2O3薄膜制造方法�；�于薄的β-Ga2O3層，通過(guò)比傳統(tǒng)摻雜方法更容易、更快捷的方法成功實(shí)現(xiàn)了具有高遷移率（~21 cm2 V-1 s-1）和高開關(guān)比（~7×104）的晶體管器件。另外，論文揭示了附著有β-Ga2O3的硅片電性能的變化規(guī)律，其顯示出較低的擊穿電壓。可以預(yù)期的是，此項(xiàng)成果將促進(jìn)基于2D半導(dǎo)體材料的電子器件實(shí)用化。研究成果以“通過(guò)室溫液態(tài)金屬氧化層印刷準(zhǔn)二維β-Ga2O3半導(dǎo)體構(gòu)建電子器件”（Printing of quasi-two-dimensional semiconducting β-Ga2O3 in constructing electronic devices via room temperature liquid metals oxide skin）為題發(fā)表在國(guó)際知名期刊Physica Status Solidi (RRL) - Rapid Research Letters上，論文共同第一作者為清華大學(xué)博士生林聚及中科院理化所博士后李倩，通訊作者為清華大學(xué)教授及理化所研究員劉靜。