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南京大学制备出可拉伸晶硅纳米线,指明可穿戴电子应用新方向
金陵 2016-05-26
导语

近年来,由于在可穿戴电子、生物仿生和医疗等领域的巨大应用前景,高性能柔性可拉伸电子功能材料成为广泛关注的研究热点。近日,南京大学余林蔚教授课题组首次发现了一种平面限制的自发Zigzag振荡晶硅纳米线生长模式,可在大面积低温硅基薄膜工艺所兼容的条件下,这为进一步性能提高确定了方向。

近年来,由于在可穿戴电子、生物仿生和医疗等领域的巨大应用前景,高性能柔性可拉伸电子功能材料成为广泛关注的研究热点。传统高性能电子器件的核心材料基础是晶硅,然而其本身不具备可拉伸性。即便在一维纳米线形貌,也仅仅是柔性可弯曲而已,很难在晶硅纳米线上实现>3%以的可拉伸性。与此同时,大多数可拉伸有机或聚合物材料却不具备晶硅材料所特有的高迁移率、高稳定性和完备技术工艺。

为了获得高性能的硅基柔性可拉伸电子器件,最直接有效的策略就是将晶硅纳米线制备场周期性Zigzag的纳米线弹簧结构。围绕此目标,国际上多个科研团队尝试了纳米沟道限制、生长气氛调控和应力塑形等各种方法。然而,受限于十分苛刻的微纳操纵生长条件,至今还没有获得一种在较低生长温度下大规模可控制备的方法,难以在可穿戴电子和传感等实际器件应用中获得突破。

图:硅/氧化锡基复合纳米线结构设计图

南京大学电子科学与工程学院余林蔚教授课题组,通过与北京大学和巴黎综合理工大学的合作,首次发现了一种平面限制的自发Zigzag振荡晶硅纳米线生长模式,可在大面积低温硅基薄膜工艺所兼容的条件下(12%),这为进一步性能提高确定了方向。此研究结果为实现新一代高迁移率、高稳定性可拉伸纳米线器件指示了一条全新的形貌调控和制备策略,并有望将成熟的晶硅电子技术拓展到全新的柔性可拉伸电子领域,推动可穿戴电子应用的新思路和新方向。

文章链接:

Zhaoguo Xue, Mingkun Xu, Xing Li, Jimmy Wang, Xiaofan Jiang, Xianlong Wei, Linwei Yu, Qing Chen, Junzhuan Wang, Jun Xu, Yi Shi, Kunji Chen, Pere Roca i Cabarrocas, "In-Plane Self-Turning and Twin Dynamics Renders Large Stretchability to Mono-Like Zigzag Silicon Nanowire Springs," Advanced Functional Materials, DOI: 10.1002/adfm.201600780

林蔚教授简介:

南京大学教授,博士生导师,国家“青年千人计划”,Email:yulinwei@nju.edu.cn

个人主页:点击此处进入

研究方向: 

1) 气相淀积系统中半导体纳米结构的生长机理和调控理论;
2) 半导体纳米结构中的电学输运和光电特性,及其在薄膜电子、存储器件和传感器件中的应用;
3) 新一代高性能光伏技术,3D构架径向结薄膜太阳能电池以及有机无机杂化电池等。

(本文信息来源:南京大学网站;由e科网整理编辑)

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作者 金陵

本科生

北京大学

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  • 爱因斯坦 科研工作者 北京航空航天大学 博士
  • 梅西 本科生 北京工业大学 本科
  • 金陵 本科生 北京大学 本科

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