納米科學：難以拉伸的矽變得超彈性！
結果對於可拉伸電子領域來說是令人振奮的消息，因為他們認為矽納米線彈簧可以作為未來柔性可彎曲電子器件的可拉伸半導體材料。到目前為止，幾乎所有已經展示的可拉伸電子產品都是由聚合物和有機半導體製成，其半導體特性不如矽。
來自南京大學，北京大學和CNRS-Ecole Polytechnique的研究人員在最近一期「納米快報」上發表了一篇關於他們生長可拉伸矽彈簧的新方法的論文。
在先前製造可拉伸矽的努力中，一些最好的結果來自使用電子束光刻。在該技術中，將超薄晶體矽蝕刻成各種圖案，例如蛇形形狀和分形圖案，這賦予所得矽器件以拉伸性。然而，電子束光刻是昂貴的並且對於製造大面積電子器件是不切實際的。
正如研究人員在新論文中解釋的那樣，製造可拉伸矽納米線的一種理想且相對便宜的方法類似於用於從熔融矽生長矽晶錠的拉晶方法。在這些廣泛用於矽工業的方法中，將晶種浸入熔融矽中並緩慢向上拉，用其拉長晶體矽錠。
正如研究人員解釋的那樣，這種新方法有點像納米尺度的平面拉晶機。該過程稱為線形工程，涉及引導熔融的銦液滴沿著塗有非晶矽的預先圖案化的軌道移動。隨著液滴沿軌道移動，它吸收非晶矽並沉澱出晶體矽納米線。
在他們的演示中，研究人員將超過一毫米長的晶體矽納米線生長成馬蹄形和Peano曲線等圖案，之前已被證明是實現大拉伸性的最佳分形圖案之一。在之前的研究中，研究人員已經證明了矽納米線在直線上的引導生長，但是以這些緊密彎曲的模式生長它們的能力對於實現拉伸性是必不可少的。測試表明，彈簧可以拉伸到原始長度的兩倍以上 - 幾乎成直線 - 同時保持其電性能並在釋放時快速恢復其原始形狀。
在未來，研究人員計劃研究將矽納米彈簧從生長基底轉移到更柔軟的表面上的技術，這對於應用來說更加實用。總的來說，他們希望這裡展示的增長方法是開發高性能，可拉伸矽電子產品的重要一步。
「鑑於未來的工業應用，製造成本極低且可擴展，因此一維彈簧陣列的尺寸可以達到幾米寬，並可在生產中滾動，」南京大學和北京大學的合著者Linwei Yu表示，告訴Phys.org。「我們的願景是定義一種新的晶圓技術，滿足大面積電子產品的需求，提供可批量生產，堅固且可拉伸的晶體矽通道，為新興的軟電子產品注入良好的性能。我們的最新進展證明了這種矽的完全獨立的網絡彈簧。立即應用將在皮膚上部署它們用於傳感器，以及機械設備，場效應設備和NEMS。希望這些新結果很快就會公布。「
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