精密元件制作的新思路

文章來源：MaterialsViews

定向排列的纖維陣列，能賦予自身*的電學和光學等方面的特性，從而激發科研人員的廣泛研究。近年來，通過對傳統靜電紡絲工藝的改進，科研人員已經能夠針對大量微納米纖維進行同時操縱而制備出有序的納米纖維陣列，然而卻始終無法保證纖維陣列的高度有序性，從而極大的限制了其在精密微電子和光電子器件等領域的應用。為了彌補這種缺陷，需要開發新的制備工藝來實現對單根微納米線的定位生長與沉積。

近日，中科院半導體研究所超晶格國家重點實驗室沈國震課題組與北京科技大學數理學院陳娣教授合作，設計出一種近場直寫技術，克服了傳統電紡纖維無序和不可控的缺點，實現了對單根微納米線的操縱，能夠在硬性基底和柔性基底上、大面積的制備高度有序的無機或有機微納米線。利用這種技術打印的鍺酸鋅微米線陣列可以按需求調控微米線的形貌、數目和沉積位置，進而避免了對于制備的微納米線的二次操作。基于鍺酸鋅微米線的光電探測器件具有較低的暗電流（~10-12 A），并在360 nm的紫外光下表現出了高達4×103的開關比特性，同時還可以通過控制打印微米線的數目來達到調控鍺酸鋅光電探測器件的光響應性能的目的，這對于實現器件電學性能的可控性提供了十分有利的條件，在光敏成像等電子器件方面具有極大的應用潛力。基于這種鍺酸鋅微米線陣列，該課題組制作了7×7陣列的圖案化的集成圖像傳感器，像素密度為10個/cm2。由于近場直寫過程中相鄰微米線之間的間距可調，因此可以進一步實現對于像素密度的提高和圖案化傳感器件的種類，進而在微電子器件和精密電子器件領域發揮一定的作用。這種半導體微米線集成打印技術結合電子器件的圖案化設計能力，在不遠的將來能夠用于新型的柔性可穿戴式傳感器件、電子紡織品、晶體管和精密集成電路等領域。