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MOF在半导体设备中使用的最新进步

当前的研究重点是增强MOF的电导率,包括通过太空或键的平均电荷传输,以及半导体设备的制造和高质量的分子薄膜。

图片来源:Phonlamai Photo/Shutterstock.com

什么是MOF及其应用?

金属有机框架(MOF)是一种纳米孔,杂化晶体材料,由具有有机接头或离散金属离子的簇组成。它们由多次配体(臂)和金属离子簇(节点)组成。MOF于1995年由Yaghi教授和他的团队发现,通常是在高温下通过溶剂热方法制备的,随后缓慢冷却。手臂和节点通过相互协调形成排序的结晶笼状MOF。

由于其晶体工程,可以利用MOF来协调其键以形成一,二维和三维网络(1D,2D,3D)。3D MOF由于其更大的物理特性以及适合气体吸附,小分子储存,催化转化,生物医学应用和照相转换的较长的孔径而有希望。薄膜MOF还可以在膜形成过程中以包含的方式引入缺陷密度。

然而,由于有机接头和过渡金属离子之间的D-P-P轨道相互作用弱,MOF提供了令人失望的电导率,尽管它们易于制备,高结晶度和廉价的制备。这使得它们不足以用于微电子应用。

半导体设备中MFO的最新进展

表面安装的金属有机框架(SURMOFS)是由散装MOF制成的,是晶体,薄的,高度有序的MOF膜结构,由滴铸造或旋转涂层在各种底物上制成。在许多合成方法中,液相外延(LPE)可以在提供明确定义的触点的同时形成异性多层,从而影响半导体设备的性能。

此外,电化学沉积(ECD)技术是设计MOF薄膜的另一种方法,涉及(1)阳极沉积,(2)阴极沉积和(3)电泳沉积。该方法的主要优点是不涉及分散剂或表面活性剂。海因克和同事使用MOF膜的层(LBL)沉积建立了明确定义的半导体,从而推动以提高电导率,电荷分离效率,电荷载体迁移率和界面稳定性,以提高具有提高的MOF。

图片来源:Sanjaya Viraj Bandara/Shutterstock.com

目前,MOF被视为多功能电活性材料,可以通过各种措施来大大改善其电导率。欧洲杯足球竞彩MOF的电导率可以在薄颗粒或膜的形式上测量多晶和单晶样品。最近,据报道,高导电MOF的电导率与接触和线相似。由Rambabu制备的电锂离子插入的MOF在电导率上表现出一百万倍的增量。

此外,磁场或电场,温度和光等外部刺激在MOF的电特性的适度中起着至关重要的作用。McGrail及其同事报告说,MOF由CU组成+2当应用电势时,金属节点和7,7,8,8-四乙酸酯(TCNQ)接头可以将形状更改为绝缘阶段或导电阶段。溶剂也可以通过修改几何形状,化学成分或宿主 - 阵线相互作用来改变MOF的电子性质。

通过利用MOF的孔隙率,合成后的掺杂也导致了电荷传播的特殊扩增。例如,嵌入导电聚合物纤维或带隙的调节表现出急剧的电导率升高。

2D和3D MOF

2D MOF在现实世界应用中已经成功,即使其充电运输机制的了解程度较低。最近,Day等。观察到MOF在极低的温度下充当金属,而在高温下它们的作用像半导体。

3D MOF的制备由于其高孔隙率而具有挑战性。因此,迄今为止,只有少数这样的MOF被解释了。然而,麦地那和同事最近描述了一个微孔3D导电的MOF,其中包含2,3,6,7,10,11-11-HEXAHYDROXYTRIPHENYLENE(HHTP)接头和Fe(iii)金属节点,孔隙率为1400m2/G。

结论

总而言之,在MOF薄膜的开发中取得的进步可以在很大程度上使半导体设备的应用受益。近年来,薄膜MOF与表面相关的化学过程的指数增加,从而促进了许多应用。

但是,设备中的结晶度,形态,粗糙度,电导率和膜取向的控制仍然是一个挑战。在外部电场下同时控制MOF粒子方向时,很难保留散装特性。基于MOF的材料的电导率的增强需要了解基本的固态物理。欧洲杯足球竞彩构成MOF的有趣的复合结构赋予多种物理,化学,光电和电子特性,可以合并以进行进一步的技术应用。

参考和进一步阅读

Ranjeev Kumar Parashar,Priyajit Jash,Prakash Chandra Mondal,半导体设备中的金属有机框架:最近的进步和光明的未来欧洲杯足球竞彩材料科学欧洲杯线上买球,,,,https://doi.org/10.48550/arxiv.2206.13473

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Chinmay Saraf

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Chinmay Saraf

Chinmay Saraf是印度印度印欧洲杯线上买球第安纳州的一位科学作家。他的学术背景是机械工程,他在基于融合沉积的添加剂制造方面拥有丰富的经验。他的研究重点是用于融合沉积建模的后处理方法,以改善3D印刷零件的机械和电气性能。他还从事复合3D打印,生物打印和食品印刷技术。Chinmay拥有M.Tech。在计算机辅助设计和计算机辅助制造中,对3D打印,新产品开发,材料科学和可持续性充满热情。欧洲杯线上买球他还对“节俭设计”有浓厚的兴趣,以改善现有的工程系统。

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