电子系Aung Ko Ko Kyaw团队在Advanced Materials发表实现“绿色电子器件”的策略和可行路径论文

日期2020-07-14/

毫无疑问,20世纪的“电子革命”几乎影响了人类生活的方方面面。然而,随着摩尔定律的采用,电子技术呈指数式增长,而且由于新技术的迅猛发展,电子产品更新换代的周期变短,从而产生大量的电子垃圾(e-waste)。因此,作为现代先进社会的重要标志,固态电子器件的出现提出了新的挑战,例如电子垃圾的管理将贯穿整个21世纪。除非采取措施实现回收、循环利用和减少人们对传统固态电子器件的依赖,否则将产生大量的电子垃圾,并将对环境造成严重的污染。除了制定管理此类电子垃圾的策略外,实现稀缺元素的保存和循环、减少电子器件制备过程中有毒材料和溶剂的使用、降低器件制备的能耗,也将是电子器件发展所面临的新挑战。

针对这些问题,Aung Ko Ko Kyaw教授及其团队基于前期研究的基础上,对使用可再生或可生物降解材料制备的电子器件结构进行了全面分析,这些材料可自然地分解为无害副产品而不产生电子垃圾。该综述文章中,详细讨论了由可生物降解天然材料或合成材料制备而成的电子元件,如基底、活性层和电极,及其分解机理。文章还详细综述了可生物降解材料在各种电子器件中的应用,如太阳能电池、场效应晶体管、LED、传感器及可植入式器件。并与传统的非生物降解器件进行性能比较,详细讨论目前可生物降解器件的局限性及可能的改进空间。

除了电子垃圾问题外,许多半导体器件还含有大量的有毒元素,包括汞、砷、铬和铅,当电子垃圾被填埋处理时,这些有毒元素将会渗入土壤和水道;而许多溶液处理的有机半导体则需要使用有毒溶剂,这些因素将会进一步污染环境。因此,该团队还结合其在绿色电子器件的研究工作,详细综述了近年来通过低毒/无毒功能材料和溶剂在工业规模上制造绿色电子器件的加工技术。

除了避免(或至少是减少)电子垃圾的产生及加工过程和最终产品中有毒材料的使用,绿色电子技术在其它一些应用也具有明显优势。传统电子器件的不安全处置可能允许他人恢复和利用机密数据。而绿色电子器件所使用的材料能够自降解,确保存储的数据被永久破坏,从而确保了数据安全。此外,使用可生物降解或生物兼容材料的绿色电子器件也有望应用于可植入式医疗器件,避免传统器件在诊断、监测或治疗后需二次手术摘除的不便,从而改善病人物理、生物和经济负担。再者,可穿戴电子器件的出现也引起了人们对生物兼容性和可生物降解电子材料的兴趣,尤其是在柔性基底上的应用。

团队在Advanced Materials(影响因子:27.398)发表相关了论文,南科大为该论文的第一通讯单位,Aung Ko Ko Kyaw教授为论文的通讯作者,电子系博士后李文辉为论文第一作者,2018级南科大-港大联培博士生张玉牛、2019级南科大-新加坡国立大学联培博士生李长安对论文有重要贡献。论文合作者还包括昆士兰科技大学Prashant Sonar教授、刘钱博士、西澳大利亚大学Paul J. Low教授和香港大学Wallace C. H. Choy教授。

该工作得到广东省普通高校量子点先进显示与照明重点实验室、深圳市科技创新委员会、广东省基础与应用基础研究基金的支持。

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