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降低触控面板制造成本 科学家研发透明导电新材料

2015-12-29

  科學家試圖利用鍶釩酸鹽(SrVO3)與鈣釩酸鹽(CaVO3)等相關金屬(correlated metal),取代目前常用于熒幕制作的氧化銦錫(ITO)。由于這類相關金屬具有透明性及導電性,且地殼資源蘊藏量也較氧化銦錫豐富,若能實際應用在生產過程,將有助減少觸控面板太陽能電池的成本。

  據KurzweilAI網站報導,盡管存儲器芯片和處理器的成本不斷下滑,但每年最新智能型手機、平板電腦的價格卻不降反升,原因便在于過去10年銦的價格不斷上漲,而目前市場上的顯示器中,有90%以上都是使用氧化銦錫作為制造材料。手機、平板的熒幕成本,有時可占總生產成本的近40%之多。

  多年來不斷有廠商試圖尋找氧化銦錫的替代品,但在此之前,沒有一種材料在透明度、導電性、制造難易度的綜合表現上,可與氧化銦錫匹敵。

  為了尋找更適合的材料,賓州州立大學(Penn State University)的材料科學家已成功利用鍶釩酸鹽和鈣釩酸鹽,制造出10納米厚的薄膜。

  由于鍶釩酸鹽和鈣釩酸鹽負荷電子間的靜電作用較動能更大,電子便可透過相關效應(correlation effect)彼此感應,呈現出液體般的流動方式。

  不同于銅、金、鋁、銀等傳統金屬的電子是以氣體的方式流動,相關金屬透過電子的液態流動,保有了金屬的高導電性,同時也因電子有效質量的改變,擁有一般金屬所沒有的光透性。

  目前銦的價格每公斤約高達750美元,相較之下,鍶釩酸鹽和鈣釩酸所使用的元素在地殼中擁有較豐富的蘊藏量。釩每公斤的價格約為25美元,不到銦的5%,而鍶的價格又比釩更低。

  參與研究的Roman Engel-Herbert表示,鍶釩酸鹽非常有機會取代氧化銦錫,成為未來的熒幕制造常用的材料。目前需要解決的問題,便在于如何將相關金屬應用在大規模的制造過程。

  除了顯示器外,研究團隊未來還打算將這項材料技術與有機鈣鈦礦太陽能電池結合。有機鈣鈦礦效能雖比目前的矽太陽能電池更高,但仍缺乏低價的透明導體配合。同屬于鈣鈦礦的鍶釩酸鹽,便是相當適合的候選者。


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