隨著半導體元件的高集成化、高速化和低電壓化，諸如半導體設備以及顯示設備、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備比以前更容易受到靜電的影響。半導體制造過程中產(chǎn)生的靜電所引發(fā)的各種障礙，是導致產(chǎn)品可靠性和良率降低的主要因素。

假設非導體原材料以及設備、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體(浮動導體)，則會在這個非接地導體上發(fā)生一種稱為感應起電的現(xiàn)象。之前一直是電中性的導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，如果非導體帶正電，則附近未接地導體的非導體側(cè)會帶負電，而其另一側(cè)則會帶正電。也可以說是導體中的電子被帶電物質(zhì)吸引，使得導體中的一部分電荷被極化。導體被感應起電的狀態(tài)非常危險，會發(fā)生放電以試圖中和極化電荷。在現(xiàn)場，這種未接地的導體往往是人體，而應對措施是將人體接地，即也就是具有導電性的鞋和地板。

在半導體制造過程中，靜電的預防和控制是必要的。如果不進行靜電的預防和控制，則會發(fā)生諸如微粒污染，半導體因靜電放電損壞以及相關(guān)設備停機等問題。針對半導體生產(chǎn)過程中的靜電預防和控制方案包括：接地，靜電耗散材料和空氣電離中和離子。為了適應半導體行業(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。

在半導體生產(chǎn)領(lǐng)域，都無法完全消除靜電的負面影響，就算進行靜電防護，也很難保持高水準的產(chǎn)品質(zhì)量和成品率。但如果缺少靜電控制，微粒污染，靜電放電損壞和設備故障，這些問題在硅基片、光掩模的制造中，半導體前段潔凈室內(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，嚴重影響半導體產(chǎn)品的質(zhì)量。

由 DGIST 能源科學與工程系 Ju-Hyuck Lee 教授領(lǐng)導的研究團隊開發(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)電機的應用范圍，促進了具有商業(yè)化潛力的改進和更有效的靜電預防。

半導體和小型電子元件的最新發(fā)展增加了對靜電預防的興趣，因為對小型元件的靜電損壞會導致缺陷率增加。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、鞋子和負離子發(fā)生器。然而，這些方法導致設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電荷。研究小組觀察到身體的電位下降到負值。

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，將帶有適當摩擦納米發(fā)電機的靜電預防系統(tǒng)應用于鞋底。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)有的靜電預防相比，有望有效地防止靜電，而不會給工作帶來不便?！?