如今，基于液態(tài)金屬的半導體室溫印刷技術(shù)已開(kāi)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(xué)氣相沉積等傳統方法不同的是，這種液態(tài)金屬半導體印刷技術(shù)簡(jiǎn)捷、穩定、經(jīng)濟、高效、節能。它并不取決于基材的性質(zhì)，可根據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(jìn)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(shí)現批量生產(chǎn)和大面積打印，個(gè)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(guò)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，顯著(zhù)降低成本和能耗。在傳統的半導體制備工藝中，爐內溫度可高達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(shí)排出的酸沒(méi)有得到適當的處理，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)成本低且節能環(huán)保，一臺設備可以完成幾乎所有的印刷制造過(guò)程。雖然對不同方法的功耗增益進(jìn)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MOCVD（950°C–1050°C）和ALD（250°C以上）工藝路線(xiàn)到25°C附近室溫制造的轉身（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(lài)高溫過(guò)程，因此節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(mén)已經(jīng)開(kāi)啟。隨著(zhù)該領(lǐng)域不斷取得更多的技術(shù)進(jìn)步和基礎發(fā)現，這種半導體印刷將對未來(lái)的能源社會(huì )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(lèi)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(xué)反應，用于室溫制造半導體，約25℃。