中國電子元件行業(yè)協(xié)會(huì )
China Electronic Components Association
2月1日，中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院材料所光子信息與能源材料研究中心楊春雷課題組陳明研究團隊，聯(lián)合新加坡南洋理工大學(xué)教授魏磊和中國科學(xué)院外籍院士高華健團隊、中國科學(xué)院蘇州納米所研究員張其沖團隊，在《自然》（Nature）上發(fā)表了題為High-quality Semiconductor Fibres via Mechanical Design的研究論文。該研究報道了一種基于熱拉制工藝的大規模生產(chǎn)高質(zhì)量半導體硅、鍺纖維的制備技術(shù)，實(shí)現了硅、鍺等傳統脆性半導體的纖維化和柔性化，并以光電纖維pn結為例演示了半導體纖維在柔性電子領(lǐng)域的創(chuàng )新應用。?
一維纖維作為新興的無(wú)機半導體材料應用形態(tài)，具有細和柔的獨特優(yōu)勢。它為柔性電子器件與人們日常衣著(zhù)的無(wú)縫融合、柔性電子設備與日常生活的無(wú)感鏈接提供了新的可能性。然而，快速和大長(cháng)度的高質(zhì)量半導體纖維制備技術(shù)是科學(xué)界的挑戰。該研究從傳統的光纖制備及熱拉制工藝中獲得靈感，將單一材料纖維的熱拉制法擴展為多材料的制備工藝，并從固體力學(xué)和流體力學(xué)的角度出發(fā)，解決了無(wú)機半導體纖維熱拉制過(guò)程中的多材料體系應力失配和流體不穩定性問(wèn)題，實(shí)現了每分鐘數米至數十米高速拉制長(cháng)達數百米的Si/Ge半導體纖維制備策略。研究進(jìn)一步采用收斂熱拉制法，在單根頭發(fā)絲粗細的纖維內建立絕緣體、導體和半導體之間緊密穩固的材料界面，在一次拉制的同時(shí)完成器件的裝配及封裝，形成的光電纖維探測器在極端環(huán)境下表現出優(yōu)異穩定性，可在水下三千米甚至更深的壓力環(huán)境下穩定工作。?
這種柔韌穩定的“頭發(fā)絲”型傳感器既可以單獨使用又可以編織進(jìn)布料中，從而將被動(dòng)式的衣物打造成功能性“智能”穿著(zhù)。該研究首次明確了“纖芯-包層”力學(xué)相互作用，提出了半導體纖維拉制的普適性策略，突破了無(wú)機半導體纖芯拉絲制備過(guò)程中無(wú)裂紋結晶的長(cháng)期科學(xué)難題。?
研究工作得到中國科學(xué)院青年創(chuàng )新促進(jìn)會(huì )、廣東省、深圳市等的支持。?
高品質(zhì)Si/Ge半導體纖維
智能穿戴及極端環(huán)境應用
