砷化鎵是一種比硅更好的材料，電子通過(guò)砷化鎵移動(dòng)的速度比硅高五倍，而且砷化鎵對(duì)環(huán)境溫度的敏感度低于硅。但微芯片和太陽(yáng)能電池是由硅制成的，因?yàn)楣枋且环N豐富的元素，用硅制造電子和光伏產(chǎn)品的成本比砷化鎵低。現(xiàn)在，麻省理工學(xué)院（MIT）的研究人員發(fā)現(xiàn)了一種使用石墨烯將太陽(yáng)能電池或微芯片設(shè)計(jì)復(fù)制到砷化鎵上的方法，這一切都可能改變。
麻省理工學(xué)院機(jī)械工程系博士后研究員Sang-Hoon Bae表示：“我們可以將這種技術(shù)應(yīng)用于砷化鎵或氮化鎵等材料，我們正在研究太陽(yáng)能電池。砷化鎵是一種很好的太陽(yáng)能電池的候選材料。在我們的方法中，我們可以復(fù)制和粘貼砷化鎵獨(dú)立式薄膜，因此我們可以期望降低制造成本。”
隨著美國(guó)麻省理工學(xué)院的研究人員開(kāi)始使用成本更低的石墨烯生產(chǎn)工藝研究光伏器件，更快的柔性電子器件和更高效的太陽(yáng)能電池成為砷化鎵的應(yīng)用前景。
圖：麻省理工學(xué)院的研究人員設(shè)計(jì)了一種方法，可以通過(guò)二維材料在其基底上生長(zhǎng)單晶化合物半導(dǎo)體。化合物半導(dǎo)體薄膜隨后通過(guò)柔性基底剝離，顯示出來(lái)自薄膜干涉的彩虹色。圖片來(lái)源：MIT/Wei Kong和Kuan Qiao
復(fù)制式生產(chǎn)工藝涉及一個(gè)砷化鎵晶圓和施加于其上的一層石墨烯。將鎵和砷化物傾倒在覆蓋砷化鎵晶片的石墨烯上，然后，鎵和砷化物原子排列形成下面的砷化鎵晶片的副本，該復(fù)制層可能有數(shù)十納米到幾百納米厚，最后可以將其從石墨烯上剝離，產(chǎn)生晶片的薄膜復(fù)制品。這種技術(shù)被稱為“遠(yuǎn)程外延”（remote epitaxy）。
該技術(shù)允許使用一個(gè)晶圓快速生產(chǎn)砷化鎵薄膜，大大降低了制造成本。Bae補(bǔ)充說(shuō)：“不僅能制造砷化鎵和氮化鎵，這是一種通用方法，我們可以制造其他材料。”氟化鋰是另一種正在檢驗(yàn)此制造過(guò)程的材料。由于該工藝可以生產(chǎn)薄膜，因此可用于構(gòu)建適合的多功能設(shè)備，例如Bae團(tuán)隊(duì)正在研究的柔性太陽(yáng)能電池，或可穿戴傳感器。研究人員甚至提出了附著在皮膚上的手機(jī)。
研究人員認(rèn)為這個(gè)過(guò)程就像兩塊磁鐵通過(guò)一張紙相互作用，鎵帶有負(fù)電荷，而砷帶有正電荷，這種差異意味著它們的原子通過(guò)石墨烯相互作用，并隨后以副本形式平行排列，形成砷化鎵晶體結(jié)構(gòu)。
Bae的團(tuán)隊(duì)與來(lái)自中國(guó)中山大學(xué)、美國(guó)弗吉尼亞大學(xué)、美國(guó)德克薩斯大學(xué)達(dá)拉斯分校、美國(guó)海軍研究實(shí)驗(yàn)室、美國(guó)俄亥俄州立大學(xué)和美國(guó)佐治亞理工學(xué)院的研究人員合作。該研究的部分工作得到了美國(guó)國(guó)防先期研究計(jì)劃局、美國(guó)能源部、美國(guó)空軍研究實(shí)驗(yàn)室、韓國(guó)LG電子、韓國(guó)愛(ài)茉莉太平洋集團(tuán)，美國(guó)科林研究公司和美國(guó)ADI公司的支持。
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