隨著半導(dǎo)體元件的高集成化、高速化和低電壓化，諸如半導(dǎo)體設(shè)備以及顯示設(shè)備、硬盤之類的電子元器件，以及包含有這些電子元器件的電子設(shè)備比以前更容易受到靜電的影響。半導(dǎo)體制造過程中產(chǎn)生的靜電所引發(fā)的各種障礙，是導(dǎo)致產(chǎn)品可靠性和良率降低的主要因素。

假設(shè)非導(dǎo)體原材料以及設(shè)備、備件已因流動或摩擦而產(chǎn)生靜電。如果在這個帶電物體附近有一個未被接地的非接地導(dǎo)體(浮動導(dǎo)體)，則會在這個非接地導(dǎo)體上發(fā)生一種稱為感應(yīng)起電的現(xiàn)象。之前一直是電中性的導(dǎo)體受到附近帶電物體的影響，變成仿佛正在產(chǎn)生靜電的狀態(tài)。具體而言，如果非導(dǎo)體帶正電，則附近未接地導(dǎo)體的非導(dǎo)體側(cè)會帶負(fù)電，而其另一側(cè)則會帶正電。也可以說是導(dǎo)體中的電子被帶電物質(zhì)吸引，使得導(dǎo)體中的一部分電荷被極化。導(dǎo)體被感應(yīng)起電的狀態(tài)非常危險，會發(fā)生放電以試圖中和極化電荷。在現(xiàn)場，這種未接地的導(dǎo)體往往是人體，而應(yīng)對措施是將人體接地，即也就是具有導(dǎo)電性的鞋和地板。

在半導(dǎo)體制造過程中，靜電的預(yù)防和控制是必要的。如果不進(jìn)行靜電的預(yù)防和控制，則會發(fā)生諸如微粒污染，半導(dǎo)體因靜電放電損壞以及相關(guān)設(shè)備停機等問題。針對半導(dǎo)體生產(chǎn)過程中的靜電預(yù)防和控制方案包括：接地，靜電耗散材料和空氣電離中和離子。為了適應(yīng)半導(dǎo)體行業(yè)快速發(fā)展帶來的要求，靜電耗散材料和空氣電離器也在不斷變化。

在半導(dǎo)體生產(chǎn)領(lǐng)域，都無法完全消除靜電的負(fù)面影響，就算進(jìn)行靜電防護，也很難保持高水準(zhǔn)的產(chǎn)品質(zhì)量和成品率。但如果缺少靜電控制，微粒污染，靜電放電損壞和設(shè)備故障，這些問題在硅基片、光掩模的制造中，半導(dǎo)體前段潔凈室內(nèi)以及包括組裝、封裝以及最后測試和運送領(lǐng)域的后段制程中都可能隨時發(fā)生，嚴(yán)重影響半導(dǎo)體產(chǎn)品的質(zhì)量。

由 DGIST 能源科學(xué)與工程系 Ju-Hyuck Lee 教授領(lǐng)導(dǎo)的研究團隊開發(fā)了一種使用摩擦納米發(fā)電機的靜電預(yù)防技術(shù)。這項研究的結(jié)果通過擴大摩擦納米發(fā)電機的應(yīng)用范圍，促進(jìn)了具有商業(yè)化潛力的改進(jìn)和更有效的靜電預(yù)防。

半導(dǎo)體和小型電子元件的最新發(fā)展增加了對靜電預(yù)防的興趣，因為對小型元件的靜電損壞會導(dǎo)致缺陷率增加。目前，企業(yè)組合使用各種防靜電產(chǎn)品，例如有線接地腕帶、防靜電墊、鞋子和負(fù)離子發(fā)生器。然而，這些方法導(dǎo)致設(shè)備成本增加和操作不便。因此，需要一種有效且簡單的靜電預(yù)防方法。

研究小組專注于靜態(tài)條件的原因。人體通常是靜止的，因為當(dāng)兩者接觸時身體和物體之間存在電位差。

在最近對材料之間的摩擦電系列的研究中發(fā)現(xiàn)了這種電勢差的原因。由于人體皮膚處于摩擦電系列的正極一側(cè)，當(dāng)它接觸到通常使用的物體(如鞋子和衣服)時會帶上正電，從而使身體電位急劇升高至正極，從而產(chǎn)生靜電。研究團隊的測量結(jié)果顯示，步行約10 s后，人體電位增加了100 V以上。

作為解決方案，開發(fā)了一種將負(fù)電荷傳輸?shù)缴眢w的方法。使用摩擦納米發(fā)電機，可以將通過身體運動(例如步行)產(chǎn)生的物理能量轉(zhuǎn)化為電能。整流器為身體提供負(fù)電荷。研究小組觀察到身體的電位下降到負(fù)值。

該團隊還證實，人體電位下降的速度根據(jù)摩擦納米發(fā)電機的輸出(電壓、電流和電荷)以及放電器的類型和表面積而變化。使用上述變量，將帶有適當(dāng)摩擦納米發(fā)電機的靜電預(yù)防系統(tǒng)應(yīng)用于鞋底。因此，防止了身體電位的增加。這比市場上現(xiàn)有的無線防靜電腕帶要有效得多。

DGIST 能源科學(xué)與工程系 Ju-Hyuck Lee 教授表示：“這項研究提供了一種具有高商業(yè)化潛力的高成本效益方法，與現(xiàn)有的靜電預(yù)防相比，有望有效地防止靜電，而不會給工作帶來不便。”