钨钼二维材料制超薄柔性电子产品研究突破

在对传统硅材料相关应用研究达到瓶颈时，科学家们试图寻找替代材料，二维材料因具备特殊的单原子层厚特点成为近年来的研究热门，尤其是二硫化钼（MoS2）、二硫化钨（WS2）、二硒化钼（MoSe2）、二硒化钨（WSe2）等过渡金属硫化物（TMDCs）具有优异的光电特性，比较传统硅作为晶体管材料时能够实现更高的电荷迁移率与更低的功率损耗。

斯坦福大学科研人员基于二硫化钼发明了一种仅原子厚度的高性能晶体管，长度不到100纳米，但可以实现在低电压运行时耐受高电流。这使得柔性电子产品达到“薄如蝉翼”的效果成为可能。相关研究成果发表在《Nature Electronics》上。

随着 科技 的发展，虽然柔性电子设备已经在日常生活中“随处可见”了，如颜值较高的曲屏手机、升级版酷炫可折叠手机、不会“硌人”的智能服饰等等，但是人们对柔性电子技术的 探索 仍未止步，至少在轻薄度、可延性等方面仍然具有很大的发展空间。

柔性电子技术一般是通过将有机或无机材料电子器件制作在柔性或可延性的基板上，以使得传统坚硬的电子设备柔性化，从而能够在不规则的条件下稳定运行。最早可以追溯到上世纪60年代，当时科研人员一般以塑料、金属、玻璃、橡胶为基板，并尝试用有机半导体替代硅等无机半导体。

一般而言，材料的轻薄度与其柔性是正相关的，然而对于电子设备而言，轻薄材料的电压耐受性一般比较差，在实际应用过程中存在很大的安全隐患，尤其是应用在医疗数据跟踪器等可穿戴设备当中，基板受热分解、漏电或者是数据异常反馈不及时等都可能对使用者造成生命危险。因此，如何保证电子设备在满足性能条件的前提下趋于轻薄化与小型化，是至今为止研究人员一直在攻克的重要难点之一。

斯坦福大学研究人员提出了一种新的基于层的工艺使超薄电子设备成为可能。他们首先在覆盖有玻璃涂层刚性硅基板上，利用化学气相沉积法使原子厚度MoS2薄膜叠加成为仅三个原子厚度的涂层，该涂层上方覆盖着纳米级图形结构金电极，随后浸入去离子水中将整个器件堆栈剥离，并转移到由聚酰亚胺制成的柔性基板上。

最终包括基板在内的整个柔性场效应晶体管结构厚度仅5微米，且分辨率高、功耗低、散热效果佳。

新工艺在无线通信、“贴肤”电子产品、人体芯片等领域中具有很大的应用前景，目前研究人员正在寻找商业化规模生产的方法。此外，他们尝试利用二硒化钼（MoSe2）和二硒化钨（WSe2）材料验证这种晶体管制造方法的多样性。

钨的主要用途 钨及其合金广泛应用于电子、电光源工业。用于制造各种照明用灯泡，电 子管灯丝使用的是具有抗下垂性能的掺杂钨丝。 掺杂钨丝中添加铼。由含铼量低的钨铼合金丝与含铼量高的钨铼合金丝制 造的热电偶， 其测温范围极宽(0～2500℃)， 温度与热电动势之间的线性关系好， 测温反应速度快(3 秒)，价格相对便宜，是在氢气氛中进行测量的较理想的热电 偶。 钨丝不仅触发了一场照明工业的革命，同时还由于它的高熔点，在不丧失 其机械完整性的前提下， 成为电子的一种热离子发射体， 比如作扫描电(子显微) 镜和透射电(子显微)镜的电子源。还用于作 X 射线管的灯丝。在 X 射线管中， 钨丝产生的电子被加速，使之碰撞钨和钨铼合金阳极，再从阳极上发射出 X 射 线。为产生 X 射线要求钨丝产生的电子束的能量非常之高，因此被电子束碰撞 的表面上的斑点非常之热，故在大多数 X 射线管中使用的是转动阳极。 此外大尺寸的钨丝还用作真空炉的加热元件。 钨的密度为 19.25 克/厘米 3 ，约为铁(7.87 克/厘米 3 )的 2.5 倍，是周期 系最重的金属元素之一。基于钨的这一特性制造的高密度的钨合金(即高比重钨 合金)已成为钨的一个重要应用领域。 采用液相烧结工艺， 在钨粉中同时加入镍、 铁、铜及少量其他元素，即可制成高密度钨合金。根据组分的不同，高密度钨 合金可分为钨—镍—铁和钨—镍—铜两个合金系。通过液相烧结，其密度可达 17～18.6 克／厘米

所谓液相烧结是指混合粉末压坯在烧结温度下有一定量 液相存在的烧结过程。其优点在于液相润湿固相颗粒并溶解少量固体物质，大 大加快了致密化和晶粒长大的过程，并达到极高的相对密度。比如对通常在液 相烧结时使用的镍铁粉而言， 当烧结进行时， 镍铁粉熔化。 尽管在固相钨(占 95％ 的体分数)中液态镍铁的溶解度极小，但固态钨却易于溶解在液态镍铁中。一旦 液体镍铁润湿钨粒并溶解一部分钨粉，钨颗粒则改变形状，其内部孔隙当液流 进入时立即消失。过程继续下去，则钨颗粒不断粗化和生长，到最后产生接近 100％致密且具有最佳显微组织的最终产品。 用液相烧结制成高密度钨合金除密度高外还有比纯钨更好的冲击性能，其 主要用途是制造高穿透力的军用穿甲d。 碳化钨在 1000℃以上的高温仍能保持良好的硬度，是切削、研磨的理想工 具。

1923 年德国的施罗特尔(Schroter)正是利用 WC 的这一特性才发明 WC-Co 硬 质合金的。由于 WC-Co 硬质合金作为切削刀具及拉伸、冲压模具带来了巨大的 商机，很快在 1926～1927 年便实现了工业化生产。简单地说，先将钨粉(或 W03)与碳黑的混合物在氢气或 真空中于一定温度下碳化，即制成碳化钨(WC)，再将 WC 与金属粘结剂钴按一定 比例配料，经过制粉、成型、烧结等工艺，制成刀具、模具、轧辊、冲击凿岩 钻头等硬质合金制品。

目前使用的碳化钨基硬质合金大体上可分为碳化钨—钴、碳化钨—碳化钛 —钴、碳化钨—碳化钛—碳化钽(铌)—钴及钢结硬质合金等四类，在当前全球 每年约 5 万吨钨的消费量中，碳化钨基硬质合金约占 63％。据最近的消息，全 球硬质合金的总产量约 33000 吨/年，消耗钨总供应量的 50％～55％。 钨是高速工具钢、合金结构钢、d簧钢、耐热钢和不锈钢的主要合金元素， 用于生产特种钢的钨的用量很大。

钨可以通过固溶强化、沉淀强化和弥散强化等方法实现合金化，借以提高 钨材的高温强度、塑性。通过合金化，钨已形成多种对当代人类文明有重大影 响的有色金属合金。 钨中加入铼(3％～26％)能显著提高延展性(塑性)及再结晶温度。某些钨铼 合金经适当高温退火处理后， 延伸率可达到 5％， 远较纯钨或掺杂钨的 1％～3％ 为高。

钨中加入 0.4％～4.2％氧化钍(ThO2)形成的钨钍合金，具有很高的热电子发 射能力，可用作电子管热阴极、氩弧焊电极等，但 ThO2 的放射性长期未得到解 决。 我国研制的铈钨(W-CeO2)合金及用 La2O3 和 Y203 作弥散剂制成的镧钨、钇钨合 金(氧化物含量一般在 2.2％以下)代替 W-Th02 合金， 均已大量用作氩弧焊、 等离 子焊接与切割及非自耗电弧炉等多种高温电极。

钨铜、钨银合金是一种组成元素间并无反应因而不形成新相的粉冶复合材 料。钨银、钨铜合金实际上不是合金，故被视为假合金。钨银合金即是常提及 的渗银钨。此类合金含 20％～70％铜或银，兼有铜、银的优异导电导热性能与 钨的高熔点、耐烧蚀等性能，主要用作火箭喷嘴、电触点及半导体支承件。国 外一种北极星 A-3 导d的喷嘴就是用渗有 10％～15％银的钨管制造的，重量达 数百千克的阿波罗宇宙飞船用的火箭喷嘴也是钨制造的。

钨钼合金具有比纯钨更高的电阻率、更优异的韧性，已用作电子管热丝、 玻璃密封引出线。钨作为合金元素，在有色金属合金中要提及的还有超合金。 上个世纪 40 年代为适应航空用涡轮发动机对高温材料的需要，在隆隆的炮火中 诞生了超合金。超合金由镍基、钴基、铁基三类特种结构合金组成。它们在高 温(500～1050 ℃)下作业时仍能保持极高的强度、抗蠕变性能、抗氧化性能及 耐蚀性。此外，它们在长达数年的使用期限内，可保证不会断裂，也就是具有 耐高周期疲劳和低周期疲劳的特性。这类性能对人命关天的航空航天产业万分 重要。 目前使用的知名超合金共有 35～40 个牌号，其中相当一部分的主成分之一 为钨

1、格尔软件：公司目前已经成为了国内三大半导体封测厂商模拟测领域的主力平台供应商。

2、东方中科：国内领先的电子测量仪器综合服务商，华为海思半导体作为公司的前五大客户。

3、紫光国微： 紫光国芯微电子股份有限公司(简称“紫光国微”，SZ002049)是紫光集团有限公司旗下的半导体行业上市公司，专注于集成电路芯片设计开发业务，是领先的集成电路芯片产品和解决方案提供商，产品及应用遍及国内外，在智能安全芯片、高稳定存储器芯片、安全自主FPGA、功率半导体器件、超稳晶体频率器件等核心业务领域已形成领先的竞争态势和市场地位。

4、宏达电子：为保证产品的质量、保持技术先进水平和促使产品升级换代，公司将重点发展高端半导体功率器件及模块、新型高可靠电子元件，为重点工程和武器装备提供保障，并对有机聚合物片式钽电容器生产线、有机聚合物片式铝电解电容器生产线、宇航级非固体电解质钽电容生产线、薄膜电容器生产线和多层瓷介电容器生产线等生产线进行建设或改造，提高产品的可靠性，扩大产能，满足市场需求。

5、比亚迪：经过十余年的研发积累和于新能源汽车领域的规模化应用，比亚迪半导体已成为国内自主可控的车规级IGBT领导厂商。

6、西部材料：2019年6月11日互动平台称公司生产的电子级多晶硅生产设备用银/钢复合板、离子注入设备用钨钼深加工器件等产品，以及正在研制的半导体存储器用高纯钨溅射靶材等，均间接应用于半导体芯片（包括5G芯片）等领域。

拓展资料：一、选样范围和样本股数量

● 半导体50是追踪中国A股市场半导体行业上市公司的股价表现，要求相关公司经营范围涵盖半导体材料、设备、设计、制造、封装和测试。成分股数量是50只。

● 半导体选取中证全指样本股中的半导体产品与设备行业股票，成分股数量是32只。

● 半导体芯片选择的是A股市场中，芯片材料、设备、设计、制造、封装和测试相关股票，成分股数量是25只。

● 可以看到，这三个指数的选样范围覆盖半导体的全产业链，但是成分股数量不同。半导体芯片的成分股数量最少，仅25只，半导体50的成分股数量最多，达到50只。

二.板块分布

从板块分布上看，这三个指数在创业板上分布的比例均较大，约达到45%左右。在中小板上，半导体50的比例稍大一些，为26%，其它两个为20%左右，三个指数在主板上分布的比例约为30%。

三.市值分布

● 从选出的样本结果来看，在市值分布上，半导体芯片的市值更大，而半导体50和半导体的市值偏小。截止2月18日，半导体50的平均市值为265亿元，半导体的平均市值为282亿元，半导体芯片的平均市值为487亿元。

● 从具体的分布上看，半导体芯片的成分股中，千亿市值以上的股票占比达到20%，百亿市值以下的股票占比达到8%，而在半导体50及半导体指数中，百亿市值以下的股票占比达到32%和28%。

四.重仓股

从重仓股来看，三个指数的前十大重仓股有6只是一样的，重合度非常高，前两大重仓股均为存储芯片龙头“兆易创新”和指纹识别芯片的龙头“汇顶科技”。而从两两比较来看，半导体50与半导体，半导体50与半导体芯片的前10大重仓股有8只是重合的。

从前十大重仓股占比来看，半导体芯片占比较高，达到73.48%，说明持仓集中度较高。而半导体50的前十大重仓股占比仅为54.97%。

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