电子学院余林蔚教授课题组制备出可拉伸晶硅纳米线二维弹簧结构

硅Kina米构造质感的场景和性质调整是开辟新型高品质硅Kina电子和光电集成器件的关键根底。基于大器晚成种前卫的平面飞米线生长攻略,南大电子科学与工程大学余林蔚、徐骏教师课题组,提出并促成了生机勃勃种可编制程序的晶硅皮米线周期性形貌调节本事,为随后调制当中电子、光子甚至声子的输运个性提供了精锐的新技巧花招。肖似于液体束流中的Plateau-Rayleigh不稳固特性,生机勃勃维飞米线在外表能最小化的驱使下,将“趋势于”自发蜕变成分立的珠串布局。即使条件上,在低温下固态晶硅微米线不恐怕成功上述的PQX56形貌转换,但课题组玄妙地依附金属皮米液滴的自驱动生长和柔性“固-液”生长分界面,在350oC的低温下,达成了对所生长出皮米线直径和情景的实时调整,“创设”出周期性的岛链状(island-chain)飞米线构造。令人吃惊的是,在那进度中P酷威形变动态能够被宏观调控参量很好地掌握控制,进而制备出大概任性中间态的硅飞米珠串形貌构造。举个例子:能够维持晶硅岛之间的窄沟道延续(那对于电声传输特别主要),并还要落到实处岛链状微米线的标准定向定位。针对此新颖的金属皮米颗粒生长性情,此专业还尤其讨论了此中的十分现象调收拾论,并创设了首要的生长描述模型。此项商量的突破,充裕体现了液态金属液滴自己建构织生长在调节硅Kina米构造材质上的远大潜在的能量和机会,也为在广阔尺度上支出和集成新一代的高质量硅基电子和光电子零零器件,浓重斟酌之中特殊的光、热、电及其互相调换天性,提供了天衣无缝的布局框架。

经过人为组分调控和规划,完结异质锗硅超晶格布局是搜求新一代光电器件应用的功底。而在准意气风发维的微米线沟道中,能同一时候叠合组分(Compositional)和现象(Geometric)变化对能带的调整技能,有超大希望确立更为迅猛的物性调节新技艺和新思路。守旧锗硅异质超晶格微米线制备依赖于轮流气氛供给的VLS生长格局,由于背景情况中的组分切换迟滞(reservoir)效应,难以取得极其“锐利”的组分调整。每种组分周期起码须求四遍发育遭逢改观(switching)和漱口进度,故而生长制备花销高且特别缓慢。其它,竖直生长超晶格飞米线难以达成规模一定集成,那也为平面工艺应用带来宏大困难。

目前,由于在可穿戴电子、生物仿生和看病等世界的宏大应用前程,高质量柔性可拉伸电子(Stretchable
Electronics)作用材质改为普及关怀的研讨热门。守旧高质量电子构件的中坚材质幼功是晶硅(Crystalline
siliconState of Qatar,然则其本身不享有可拉伸性(stretchability)。固然在生龙活虎维微米线形貌,也只有是柔性可屈曲(flexible
or
bendable)而已,很难在晶硅飞米线上落到实处>3%以的可拉伸性。与此同期,大多数可拉伸有机或聚合物质地却不有所晶硅材质所特有的高迁移率、高稳固性和康健手艺工艺。为了博取高品质的硅基柔性可拉伸电子零部件,最直白有效的国策正是将晶硅飞米线制备场周期性Zigzag的皮米线弹簧构造。围绕此目标,国际上七个调查商量组织尝试了飞米沟道限定、生长气氛调节和应力塑形等各样法子。不过,受限于十三分严谨的微纳操纵生长条件,至今还一向不拿到生机勃勃种在比较低生长温度上周边可调控备的主意,难以在可穿戴电子和扩散等其实器件应用中获得突破。

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南大电子科学与工程高校余林蔚教授课题组,第二遍建议并尝试了生龙活虎种崭新的思路:将锗硅微米线组分调整的切换职分,交付给在平面上滚动发展的微米金属液滴来完结。例如,利用低熔点金属铟作为催化颗粒,以非晶a-Si/a-Ge叠层作为四驱体,铟颗粒在平面运动中在前端摄取非晶层并在后端淀积出晶态的微米线构造。当液滴运动速度丰盛高的时候,由于自己“滚动”招致的内部输运涡旋作用,可自然地调制对底层a-Si/a-Ge叠层的吸收接纳深度,在平面“动态跳跃”进度中,完毕周期性、形貌和组分同步调制的嵌套异质锗-硅超晶格岛链飞米线(Ge/Si
hetero island-chain nanowires,
hiNWs)布局。实验发掘,其异质锗硅飞米线构造的组分、周期和直径等首要参数均可经过非晶叠层设计和液滴大小决定有效调护诊治。个中Ge成分在Ge/Si异质界面上可在多少个飞米内实现十分六Ge的原来的风貌调换,无需任何外部人工资调度自然的干预。同不经常间,锗硅超晶格飞米线能够被准分明位在钦命区域,为持续电学接触和组件探寻带给宏大方便。此项切磋为研商新型微米液滴动态物性调节花招,达成急忙光电效果结构和构件应用奠定了重在底工。

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本项钻探成果诗歌,Engineering island-chain silicon nanowires via a
droplet mediated Plateau-Rayleigh transformation发布在NATURE
COMMUNICATIONS | 7:12836 | DOI:
10.1038/ncomms12836之上。随想的率先我为硕士生薛兆国同学,通信小编是南大余林蔚教师和徐骏教师。相关工作获得了电子科学与工程高校的施毅助教、陈坤(chén kūn卡塔尔(قطر‎基助教以致法国巴黎综合理工科/CNENCORES,LPICM实验室PereRoca i
Cabarrocas教师的竭力扶植。该项商量专门的学问受到“青少年千人陈设”,国基研讨“973”课题,国家自然科学基金,江苏特出青少年基金,河南省自然科学基金,双创人才布署和湖北省“333”高档次人才培育工程项指标捐助。

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电子学院余林蔚教授课题组制备出可拉伸晶硅纳米线二维弹簧结构。硅/氧化锡基复合飞米线结构划假造计图

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