【產(chǎn)通社，2月5日訊】中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院（Shenzhen Institutes of Advanced Technology, SIAT）官網(wǎng)消息，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(tuán)隊(duì)，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(tuán)隊(duì)、中國科學(xué)院蘇州納米所研究員張其沖團(tuán)隊(duì)，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(bào)道了一種基于熱拉制工藝的大規(guī)模生產(chǎn)高質(zhì)量半導(dǎo)體硅、鍺纖維的制備技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了硅、鍺等傳統(tǒng)脆性半導(dǎo)體的纖維化和柔性化，并以光電纖維pn結(jié)為例演示了半導(dǎo)體纖維在柔性電子領(lǐng)域的創(chuàng)新應(yīng)用。

一維纖維作為新興的無機(jī)半導(dǎo)體材料應(yīng)用形態(tài)，具有細(xì)和柔的獨(dú)特優(yōu)勢。它為柔性電子器件與人們?nèi)粘Ｒ轮臒o縫融合、柔性電子設(shè)備與日常生活的無感鏈接提供了新的可能性。然而，快速和大長度的高質(zhì)量半導(dǎo)體纖維制備技術(shù)是科學(xué)界的挑戰(zhàn)。該研究從傳統(tǒng)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(kuò)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)，解決了無機(jī)半導(dǎo)體纖維熱拉制過程中的多材料體系應(yīng)力失配和流體不穩(wěn)定性問題，實(shí)現(xiàn)了每分鐘數(shù)米至數(shù)十米高速拉制長達(dá)數(shù)百米的Si/Ge半導(dǎo)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(xì)的纖維內(nèi)建立絕緣體、導(dǎo)體和半導(dǎo)體之間緊密穩(wěn)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(xiàn)出優(yōu)異穩(wěn)定性，可在水下三千米甚至更深的壓力環(huán)境下穩(wěn)定工作。

這種柔韌穩(wěn)定的“頭發(fā)絲”型傳感器既可以單獨(dú)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。該研究首次明確了“纖芯-包層”力學(xué)相互作用，提出了半導(dǎo)體纖維拉制的普適性策略，突破了無機(jī)半導(dǎo)體纖芯拉絲制備過程中無裂紋結(jié)晶的長期科學(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。查詢進(jìn)一步信息，請(qǐng)?jiān)L問官方網(wǎng)站http://www.siat.ac.cn/kyjz2016/202402/t20240202_6961963.html，以及http://www.nature.com/articles/s41586-023-06946-0。（Robin Zhang，產(chǎn)通數(shù)造）    （完）