前瞻技術脈動：先進材料與技術(202515)

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科技產業資訊室(iKnow) - 技術發展藍圖研析團隊發表於 2025年7月16日

圖、前瞻技術脈動：先進材料與技術(202515)

新型3D整合式金屬氧化物電晶體可製造緊湊且高密度的電子產品
傳統平面電晶體在性能和尺寸上已經達到極限，無法滿足日益增長的電子設備需求。沙烏地阿拉伯的阿布都拉國王科技大學(KAUST)，開發出新的3D電晶體，這些電晶體可以垂直堆疊，實現了迄今最高的堆疊數量，可望顯著改善電子設備的性能。他們的設計使用了十層垂直堆疊的氧化銦薄膜電晶體，並在CMOS相容的矽/二氧化矽基板上製作。這種垂直設計能有效利用晶圓空間，達到比平面設計更高的電晶體密度，以增進處理能力和效率。這些電晶體的製造過程在室溫下進行，既節能又與現有的半導體製造技術相容。初步測試顯示，這些電晶體有優異的電氣特性，包括高效的載子遷移率、低的次臨界斜率和高的電流開關比，超越了許多現有的薄膜電晶體，相關研究成果已發表於《Nature Electronics》期刊。
參考來源: New 3D integrated metal-oxide transistors to fabricate compact and high density electronics. TechXplore. 2024/07/30

只需加水：革命性的3D列印墨水有一個鹹鹹的秘密武器
由University of California San Diego研究團隊發表於《Nature Communications》期刊的研究成果指出，該團隊開發了一種新的3D列印墨水，能使3D列印變得更快、更簡單且更環保。這種墨水使用一種液態聚合物溶劑，名為聚氮異丙基丙烯醯胺（poly(N-isopropylacrylamide), PNIPAM），可輕鬆擠出為液體，並在接觸鹽水溶劑時迅速固化。當墨水擠到覆蓋有鹽水的玻璃薄片上時，鹽離子會立即將水分子從墨水中抽出，使疏水的聚合物鏈聚集在一起，從而使墨水瞬間變成固體，且添加的功能材料也會被鎖定在內。這種方法不需使用任何後處理化學品，並可在室溫下進行。與傳統的直接墨水書寫（DIW）技術不同，這種新方法不僅省時省力，還更加環保。研究團隊已利用這項技術列印出一個電路板，用來點亮一個燈泡。
參考來源: Just add water – revolutionary 3D printing ink has a salty secret weapon. New Atlas. 2024/08/01

解決摻雜問題：提升有機半導體的性能
由University of Cambridge研究團隊發表於《Nature Materials》期刊的研究成果指出，該團隊提出了兩種創新方法來提高有機半導體的性能。透過移除比以往更多的電子並利用非平衡(non-equilibrium)狀態的特性，研究團隊顯著提升了聚合物(polymer)材料在電子設備中的效率。該團隊透過在兩種聚合物中完全清空價帶(valence band)，甚至在其中一種材料中去除價帶以下的電子，實現該研究成果。此外，研究團隊使用場效應閘(field-effect gate)來調整空穴(hole)密度而不增加離子數量，使導電性增加。透過利用非平衡狀態和庫倫能隙(Coulomb gap)效應，研究成果為高功率熱電(thermoelectric)裝置和更高效的能量轉換展示了新的可能性。
參考來源: Solving the doping problem: Enhancing performance in organic semiconductors. Science Daily. 2024/08/02

Nissan正在開發「冷卻塗料」，讓汽車駕駛保持涼爽
在炎熱天氣中，車內溫度會迅速升高，使用空調會增加電動車電池的負荷。汽車公司Nissan正開發一種稱為「冷卻塗料」的技術，以使車內溫度更低。這項技術展示正值日本經歷創紀錄高溫之際，測試顯示，使用這種塗料的車輛車頂溫度降低了攝氏12度，車內溫度也降低了攝氏5度。雖然這種塗料比普通塗料厚六倍，尚未達到商業化的標準，但它能有效反射陽光並產生電磁波來阻擋陽光，減少使用空調並降低引擎和電動車電池的負荷。該技術是與中國的Radi-Cool公司合作開發，這家公司已經在製作能減少熱量的薄膜、織物和塗料，NIssan是唯一與Radi-Cool合作的日本汽車公司。(1176字；圖1)
參考來源: Japan's Nissan is developing 'cool paint' for cars to keep drivers cooler. TechXplore. 2024/08/06

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