透明手机离我们还有多远？

还记得在电影《钢铁侠2》中出现过的透明手机吗？几十年来，研究人员一直在寻找一种基于半导体氧化物的新型电子产品，其光学透明性可以使这些完全透明的电子产品成为可能。基于氧化物的设备还可用于电力电子和通信技术，从而减少了公用事业网络的碳足迹。

现在，一个由墨尔本皇家理工大学领导的团队将超薄β-碲酸盐引入了二维半导体材料家族，为长达数十年的对高迁移率p型氧化物的研究提供了答案。

半导体材料分为两种类型：n型具有大量带负电的电子，而p型则带大量正电空穴。两种材料的结合就成为了二极管和整流器之类的设备。然而，尽管已经发现了许多高性能的N型氧化物，但仍然严重缺乏高质量的P型氧化物。

2018年的一项计算研究表明，β-TeO2可能是有吸引力的p型氧化物候选物，碲在元素周期表中的特殊位置意味着它既可以充当金属，也可以充当非金属，具有独特有用特性的氧化物。这一发现给了Torben Daeneke博士等研究人员灵感。

Daeneke博士的团队通过一种专门开发的依赖于液态金属化学的合成技术，证明了β-TeO2的分离。团队制备了碲（Te）和硒（Se）的熔融混合物，并使其在表面上滚动。由于环境空气中的氧气，熔融的液滴自然会形成β-碲酸盐的薄表面氧化物层。当液滴在表面上滚动时，该氧化层会粘附在其上，并沿其方向沉积原子薄的氧化膜。

研究人员用了个比喻来解释这一过程：“类似于绘图：您使用玻璃棒作为笔，而液态金属就是您的墨水。”

获得的氧化膜有1.5纳米厚，相当于几个原子的厚度。该材料在可见光谱范围内是高度透明的，带隙为3.7 eV，这意味着它们在肉眼上基本上是不可见的。

为了评估开发材料的电子性能，团队制造了场效应晶体管（FET）。这些设备显示出特征性的p型开关以及高空穴迁移率（大约140 cm2V-1s-1），表明β-TeO2比现有p型氧化物半导体快十到一百倍。出色的开/关比（超过106）也证明该材料适用于省电，快速的设备。

这项研究成果可能会为下一代透明电子产品铺平道路。这样的透视设备可以潜在地集成在玻璃，柔性显示器和智能隐形眼镜中，从而使看起来像科幻小说产品的未来派设备栩栩如生。

译/前瞻经济学人APP资讯组

参考材料：

https://scitechdaily.com/new-material-breakthrough-could-be-the-key-to-revolutionary-transparent-electronics/

论文链接：

https://doi.org/10.1038/s41928-021-00561-5

立足学术前沿，远瞻产业发展。更多数据请参考前瞻产业研究院《2021-2026年中国半导体材料行业市场需求前景与投资规划分析报告》，同时前瞻产业研究院提供产业大数据、产业规划、产业申报、产业园区规划、产业招商引资、IPO募投可研等解决方案。