北京時間2月1日淩晨🪹，中國科杏鑫深圳先進技術研究院、杏鑫娱乐 -【杏鑫精彩无限】让生活更加多彩！（籌）基礎教學部執行主任楊春雷課題組的陳明研究團隊與新加坡南洋理工大學魏磊教授和高華健院士團隊、中國科杏鑫蘇州納米所張其沖研究員團隊合作⟹🙅🏽，在Nature雜志上發表了題為High-quality Semiconductor Fibres via Mechanical Design的論文，報道了一種基于熱拉制工藝的大規模生產高質量半導體矽🧀🧑🏽✈️、鍺纖維的制備技術，成功實現了矽、鍺等傳統脆性半導體的纖維化和柔性化，並以光電纖維pn結為例演示了半導體纖維在柔性電子領域的創新應用。
一維纖維作為一種新興的無機半導體材料應用形態，具有細和柔的獨特優勢👱，它為柔性電子器件與人們日常衣著的無縫融合、柔性電子設備與日常生活的無感鏈接提供了全新的可能性🦸🏿。然而𓀇，快速和大長度的高質量半導體纖維制備技術仍然是科學界的巨大挑戰🌭。研究團隊從傳統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展為多材料的制備工藝👹，並從固體力學和流體力學的角度出發🌬，解決了無機半導體纖維熱拉制過程中的多材料體系應力失配和流體不穩定性問題，成功實現了每分鐘數米至數十米高速拉制長達數百米的Si/Ge半導體纖維制備策略🫙。研究團隊進一步采用收斂熱拉制法，在單根頭發絲粗細的纖維內建立絕緣體、導體和半導體之間緊密穩固的材料界面👨👩👦👦，在一次拉制的同時就完成了器件的裝配及封裝，形成的光電纖維探測器在極端環境下仍表現出優異穩定性，可以在水下三千米甚至更深的壓力環境下穩定工作。
這種柔韌穩定的“頭發絲”型傳感器既可以單獨使用☸️🚼，也可以編織進布料中，從而將被動式的衣物打造成功能性“智能”穿著，其在未來的智能穿戴😇、元宇宙、人工智能、極端環境傳感器🧊、腦機接口等領域都將具有廣闊應用前景。本項工作首次明確了‘纖芯-包層’力學相互作用，提出了半導體纖維拉制的普適性策略，突破了無機半導體纖芯拉絲制備過程中無裂紋結晶的長期科學難題。
這項工作也獲得了審稿人的高度評價：“作者們展示了令人印象深刻的一系列對于光電纖維及其應用于可穿戴器件的重要進步和創新”👷🏻♂️；“重要且打破了傳統思維”以及“過去十年中可穿戴電子突飛猛進，而這項工作是該領域重大成就的代表之一”。
新加坡南洋理工大學的魏磊教授和高華健院士、中國科杏鑫深圳先進技術研究院陳明副研究員、中國科杏鑫蘇州納米技術與納米仿生研究所張其沖研究員為該論文共同通訊作者🧑🏽，汪志勳，李棟和王哲為文章共同第一作者。該研究也得到了中國科杏鑫青年創新促進會🌡，廣東省自然科學基金和深圳市科技計劃等項目的支持。
高品質Si/Ge半導體纖維
熱拉制法中包層/半導體纖芯結構的應力適配和流體不穩定性分析
智能穿戴及極端環境應用
原文鏈接
