簡單加熱步驟讓半導體材料壓力敏感度飆升八倍！

密西根大學工程研究團隊近期發表於《自然通訊》的研究指出，只要在半導體材料的工業製程中增加一個簡單步驟，就能讓手機訊號更強、感測器更精準，甚至促進潔淨能源發展。

具有壓電效應（能將機械應力轉換為電能）的半導體材料，早已是日常科技產品的關鍵元件。舉例來說，手機中的壓電材料能過濾天線接收的訊號以降低雜訊；汽車則利用它們來觸發安全氣囊並監測胎壓。

「我們團隊透過相當簡單的退火處理，大幅提升了氮化鋁鈧薄膜的壓電響應。」該研究通訊作者、密西根大學工程學教授Zetian Mi表示。氮化鋁鈧正是新一代微電子與光子學的潛力半導體材料。

研究團隊在特殊腔室中將薄膜加熱至700°C並維持兩小時，成功讓材料的壓電效能達到現有市場技術的八倍。這種程度的效能突破，將為航太、醫療到能源等各領域帶來革命性變革。

壓電材料敏感度的提升，可望最佳化裝置安全監測與結構健康評估的感測器、改進超音波程式，甚至讓交通號誌能利用卡車行駛產生的震動來供電。

研究人員也解開了加熱過程強化材料特性的奧秘：它能修正微晶薄層中的缺陷。「材料的壓電響應主要來自特定方向排列的結構『晶粒』。」共同第一作者、電機與電腦工程博士生Shubham Mondal解釋，「剛生成的薄膜中，這些晶粒往往排列不完美，導致部分晶粒無法有效貢獻整體壓電響應。」

另一位共同第一作者Md Mehedi Hasan Tanim補充：「退火過程賦予薄膜額外能量，使晶粒排列更整齊，這正是壓電響應提升的關鍵因素之一。」

團隊下一步計劃在分子束磊晶等更高品質的氮化鋁鈧生長方法上測試退火製程，探索進一步提升壓電效能的可能性。Mi教授強調，現有製造標準幾乎不需調整就能實現這種效能突破，意味著產業界能以極低附加成本大幅提升產品效能。

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