如今，基于液態(tài)金屬的半導體室溫印刷技術(shù)已開啟了它們的旅程。與需要高溫、高真空、高能耗和復雜工藝的化學氣相沉積等傳統(tǒng)方法不同的是，這種液態(tài)金屬半導體印刷技術(shù)簡捷、穩(wěn)定、經(jīng)濟、高效、節(jié)能。它并不取決于基材的性質(zhì)，可根據(jù)需要沉積在各種表面上，包括那些低成本的柔性材料，如塑料、紙張和織物等。這將大大促進柔性電子的普及制造和使用。更重要的是，液態(tài)金屬印刷可以實現(xiàn)批量生產(chǎn)和大面積打印，個性化單件制造與批量生產(chǎn)成本相當，具有獨特的優(yōu)勢和巨大的潛力。目前，集成電路芯片加工的最大晶圓直徑為300毫米，而印刷半導體和器件的直徑可以超過1米。由于液態(tài)金屬的反應性、非極化性和模板性，它們可以提供許多有效的解決方案，有效應對當前半導體的技術(shù)挑戰(zhàn)，顯著降低成本和能耗。在傳統(tǒng)的半導體制備工藝中，爐內(nèi)溫度可高達1000°C。例如，工業(yè)硅爐的功耗為6300 kVA。除酸洗不耗電外，其余均為高能耗。但是，一旦硅芯和硅棒在酸洗時排出的酸沒有得到適當?shù)奶幚�，就很容易對環(huán)境造成污染。相反，液態(tài)金屬半導體印刷技術(shù)成本低且節(jié)能環(huán)保，一臺設備可以完成幾乎所有的印刷制造過程。雖然對不同方法的功耗增益進行完整比較取決于各自的具體工作情況，但液態(tài)金屬印刷半導體方法的效果產(chǎn)出相當有前景，這是由其制程完成了從傳統(tǒng)MOCVD（950°C–1050°C）和ALD（250°C以上）工藝路線到25°C附近室溫制造的轉(zhuǎn)身（圖1）。此外，基于增材制造的印刷工藝是完全綠色環(huán)保的。一方面，這種制造節(jié)省了原材料，避免了潛在的污染。另一方面，印刷方式本身不依賴高溫過程，因此節(jié)省了大量能源并減少了碳排放�？偠�言之，液態(tài)金屬印刷制備半導體材料和高性能功能器件的大門已經(jīng)開啟。隨著該領(lǐng)域不斷取得更多的技術(shù)進步和基礎(chǔ)發(fā)現(xiàn)，這種半導體印刷將對未來的能源社會和環(huán)境保護產(chǎn)生日益重要的影響。

  圖1 制造半導體的三類代表性方法的工作原理及溫度條件。（a）MOCVD法制造半導體，溫度在950℃~1050℃;（b）ALD法制造半導體，要求溫度高于250℃;（c） 氣體或等離子體介導的液態(tài)金屬鎵化學反應，用于室溫制造半導體，約25℃。