怎样在画画时“顺便”生产半导体？

半导体材料是制造发光二极管（LED）等电子元件的重要原料。

phys.org网站当地时间4月12日报道，原子和分子物理学研究所（AMOLF）研究人员Lukas Helmbrecht和Wim Noorduin开发了一种“活性墨水”。这种墨水在同样具有反应性的画布上作画时，会与画布材料发生反应，产生一种能够发出彩色光的半导体。由此，一种制造电子元件的新方法似乎已经触手可及。相关论文于本周发表在《先进材料》杂志中。

想象一下，无需涂料，你可以直接通过让画布本身出现另一种颜色来完成绘制。

Helmbrecht等人用新型离子交换光刻技术达成了类似的目标——“活性墨水”以离子交换方式与“活性画布”发生了反应。他们用这种技术绘制了居里夫人的肖像画。他说：“尽管墨水和画布都是无色的，但当你开始喷涂时，画布上开始出现绿色的图案。”

这项研究是围绕着钙钛矿材料展开的。钙钛矿是一种极具应用前景的半导体材料，可用于生产LED和太阳能电池等产品。

Helmbrecht等发现，将甲基溴化铵溶液喷洒碳酸铅层上，可以将其转化为一种泛绿的钙钛矿。使用其它溶液作为墨水，可以获得蓝色或者红色钙钛矿。研究人员表示，通过选择不同的墨水，可以获取不同成分的钙钛矿。此外，产生的图案也非常精确，因为墨水不会流动。Helmbrecht说：“这项研究的挑战在于确定化学反应条件。墨水用量、压力和画布性质，都是影响‘画作’的未知因素。如果‘配比’不精确，反应是无法进行的。”

Helmbrecht指出，离子交换光刻技术与传统钙钛矿层搭载技术有显著的区别。

“传统方法会导致不同种类的钙钛矿层彼此叠加，新方法产生的是由不同类型的钙钛矿构成的单一层状结构。此外，钙钛矿通常对蚀刻或者冲洗等传统处理方式非常敏感，很容易遭到损坏。使用离子交换光刻技术，可以绕过这些处理过程。”Helmbrecht说，“原则上讲，这是一种将不同钙钛矿半导体应用于芯片或LED产品的简易方法。我们已经证实了新技术的实用价值。借助这种技术，我们生产出了可正常工作的LED。”