在大面積柔性襯底上直接生長(zhǎng)集成高品質(zhì)晶硅納米線溝道是突破高性能柔性電子邏輯、可穿戴傳感和顯示等應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)。然而，高品質(zhì)晶體溝道的獲得往往依賴高溫生長(zhǎng)過(guò)程（>800 ℃）-- 這恰恰是柔性聚合物襯底（熔點(diǎn)<150 ℃）所無(wú)法承受的！
為此，南京大學(xué)電子科學(xué)與工程學(xué)院余林蔚教授、徐駿教授課題組基于自主創(chuàng)新的平面固-液-固（IPSLS）納米線生長(zhǎng)模式（近期工作Refs. 1-4），探索了一種全新的“激光-液滴”自聚焦局域加熱生長(zhǎng)策略，突破了傳統(tǒng)環(huán)境加熱技術(shù)的限制，利用柔性聚合物襯底（聚酰亞胺，PI）和金屬銦催化劑顆粒對(duì)特定激光（808 nm）輻照的高選擇性吸收差異，實(shí)現(xiàn)僅在液滴/納米線生長(zhǎng)界面附近范圍的高效局部加熱，以驅(qū)動(dòng)晶硅納米線在柔性襯底上的超高速度生長(zhǎng)：在不需要環(huán)境加熱的室溫“冷”環(huán)境下，其生長(zhǎng)速度可以高達(dá)3.5 μm/s，比傳統(tǒng)加熱方式納米線生長(zhǎng)速度提高了3個(gè)數(shù)量級(jí)。
值得一提的是，即便在此高速生長(zhǎng)過(guò)程中，IPSLS納米線的生長(zhǎng)路徑依然可以被精確引導(dǎo)定位，并成功展示了豐富的線形調(diào)控能力。此外，由于納米金屬液滴具有極小的熱熔，通過(guò)調(diào)控激光照射時(shí)序，可以對(duì)納米線生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)過(guò)程進(jìn)行前所未有的精確調(diào)控（例如，對(duì)生長(zhǎng)液滴實(shí)現(xiàn)瞬間“激活和冷卻”等操作），從而實(shí)現(xiàn)對(duì)超長(zhǎng)納米線的精準(zhǔn)形貌/直徑編碼?；诖思夹g(shù)，成功在柔性PI襯底上生長(zhǎng)高品質(zhì)納米線溝道，并制備了納米線場(chǎng)效應(yīng)晶體管（FET）器件，其電流開(kāi)關(guān)比和亞閾值擺幅分別為>104和386 mV/dec。此“激光-液滴”選擇性加熱生長(zhǎng)策略有望推廣應(yīng)用于：在各類(lèi)大面積、低成本柔性襯底上的“冷”環(huán)境中，直接定位生長(zhǎng)和集成高品質(zhì)晶硅納米線陣列，為推動(dòng)各種高性能柔性電子器件的規(guī)模化應(yīng)用提供關(guān)鍵的材料支撐和全新的技術(shù)路線。
近期該工作以“Superfast Growth Dynamics of High-Quality Silicon Nanowires on Polymer Films via Self-Selected Laser-Droplet-Heating”為題在線發(fā)表在《Nano Letters》上。南京大學(xué)電子科學(xué)與工程學(xué)院博士生張廷為論文的第一作者，余林蔚教授和劉宗光博士為共同通訊作者。相關(guān)技術(shù)通過(guò)與華為終端的項(xiàng)目合作，共同申請(qǐng)了技術(shù)專利。此工作得到了南京大學(xué)陳坤基教授、施毅教授和王軍轉(zhuǎn)副教授的大力支持。該項(xiàng)研究工作受到國(guó)家自然科學(xué)基金委、江蘇省杰出青年基金/雙創(chuàng)人才計(jì)劃以及產(chǎn)學(xué)研合作項(xiàng)目的資助，在此表示衷心的感謝！
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