高品质Si/Ge半导体纤维

  中国科学院深圳先进技术研究院材料所杨春雷和陈明团队联合新加坡南洋理工大学魏磊、高华健和中国科学院苏州纳米所张其冲开发了一种大规模生产高质量半导体Si/Ge纤维的新技术,在Nature上发表了题为“High-quality Semiconductor Fibres via Mechanical Design”的研究成果。

  一维纤维作为新兴的无机半导体材料应用形态,具有细和柔的独特优势。它为柔性电子器件与人们日常衣着的无缝融合、柔性电子设备与日常生活的无感链接提供了新的可能性。然而,快速和大长度的高质量半导体纤维制备技术是科学界的挑战。该研究从传统的光纤制备及热拉制工艺中获得灵感,将单一材料纤维的热拉制法扩展为多材料的制备工艺,并从固体力学和流体力学的角度出发,解决了无机半导体纤维热拉制过程中的多材料体系应力失配和流体不稳定性问题,实现了每分钟数米至数十米高速拉制长达数百米的Si/Ge半导体纤维制备策略。

  研究进一步采用收敛热拉制法,在单根头发丝粗细的纤维内建立绝缘体、导体和半导体之间紧密稳固的材料界面,在一次拉制的同时完成器件的装配及封装,形成的光电纤维探测器在极端环境下表现出优异稳定性,可在水下三千米甚至更深的压力环境下稳定工作。