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新发现透明导电材料或大幅降低手机成本

本文摘要:来自宾州州立大学材料研究中心的消息表明,近日,宾州州立大学的材料科学家找到了一种新的半透明导电材料,可以使大屏幕显示器,智能窗,触摸屏和太阳能电池更为高效和廉价。 图片来自:CreditITO-coatedglassbyAdafruitIndustriesFlickr 近日一篇刊登于《大自然-材料》的文章中,材料科学与工程专业助理教授,罗马?恩格尔-赫伯特和他的团队报导了一个新的材料设计策略。

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来自宾州州立大学材料研究中心的消息表明,近日,宾州州立大学的材料科学家找到了一种新的半透明导电材料,可以使大屏幕显示器,智能窗,触摸屏和太阳能电池更为高效和廉价。  图片来自:CreditITO-coatedglassbyAdafruitIndustriesFlickr  近日一篇刊登于《大自然-材料》的文章中,材料科学与工程专业助理教授,罗马?恩格尔-赫伯特和他的团队报导了一个新的材料设计策略。在这项工作中,他们没用于传统长禁带半导体,比如铟锡氧化物或者氧化锌,而是用于了两种不同寻常的金属薄膜,钒酸锶和钒酸钙(10纳米薄)。

  这两种材料都归属于强劲关联金属,电子在强劲关联金属中展现出出有类似于液体的性质。在常规金属,如铜,金,铝或者银中,电子大多展现出出有类似于气体的性质。常规金属一般展现出出高光线和低吸取的特性。

在文章中,作者说明为什么强劲关联金属在维持金属低导电性的同时,光学性质与常规金属比起具有很大的提高。  西北大学催化剂及表面科学研究中心主任肯尼斯?珀佩尔迈尔教授和西北大学理论材料学詹姆斯?龙迪内利教授高度评价了这项工作,他们指出张和恩格尔-赫伯特的文章顺利地对自1977年由香农首次明确提出以掺入半导体来设计半透明导电材料的原理后被人们长年遵循的这种思路展开了挑战;并且从实验和理论上证明了本征强关联金属也可以被用作为半透明导电材料。  通过转变电子的有效地质量,我们使金属显得更为半透明,恩格尔-赫伯特说道。

我们自由选择一种电子间相互作用小于其动能的材料。由于电子强劲关联起到,电子能感觉到彼此,从而使其性质类似于液体而不是没相互作用的气体。这种电子液体依然十分导电,但是红外线波段的光线却大大降低,从而提升了透明度。

  张磊是这篇《大自然-材料》的第一作者,同时也是恩格尔-赫伯特研究小组的博士研究生。张是第一个意识到这个找到的。在重新加入研究小组之前,我作为工艺统合工程师在硅谷工作过两年。

许多公司甚至是初创公司,都在希望地优化铟锡氧化物,并找寻其潜在的替代品。然而通过在同类材料中做到优化和改良获得的提高空间十分受限。张说。

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当我们做到了涉及电气测量后,我告诉了强关联金属将材料将不会是铟锡氧化物十分有可能的替代品。  目前铟售价约是每公斤750美元,而钒酸锶(钙)的构成元素在地壳中金属量小得多。钒的售价为约是每公斤25美元,而钙锶比钒更加廉价。强劲关联金属薄膜与铟锡氧化物薄膜的结构相近。

从我们的解读来看,钒酸锶(钙)几乎可以用于完全相同的生产设备生产。恩格尔-赫伯特说道。

如果按照这个价格计算出来,用于钒酸锶则可以将成本减少数十倍。  传统的半透明漏材料,铟锡氧化物,在过去几十年里仍然占有市场主导地位,享有百分之九十以上的显示器市场份额。然而过去十年中,铟价格急遽下降,显示器和触摸屏模块早已占有移动设备百分之四十的生产成本。

  长期以来,内存芯片和中央处理器遵循摩尔定律,显得更加低廉。然而,智能手机和平板显示器因为尺寸效应,显得更加便宜。

制造商仍然在找寻铟锡氧化物有可能的替代材料,但到目前为止,没任何材料可以在光学透明性,导电性和更容易生产上与之娉美,而钒酸锶(钙)也许将沦为一个很好的替代品。


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