近日,我校材料科學與工程學院王成新教授團隊在可應用于極端環境下的柔性納米電纜研究中取得重要進展,該工作以“Millimeters long super flexible Mn5Si3@SiO2 electrical nanocables applicable in harsh environments”為題發表在Nat.Comm.上。我校材料科學與工程學院孫勇研究員為第一作者,王成新教授為通訊作者。
納米互連導線是微電子、納電子功能系統中不可或缺的重要組成部分,高電導率、耐受高電流密度、柔性以及優異的理化穩定性代表其先進的品質因數。一直以來,針對金屬銀、銅納米線的相關研究較多。然而,沒有絕緣層的裸露金屬線無法直接用于輸電線路,另一方面金屬活潑的理化特性使其極易被氧化,無法在酸性甚至潮濕環境中應用。
圖1.(a) Mn5Si3@SiO2納米電纜的掃描電鏡照片;(b) 單根線的柔性展示;(c)核殼結構展示;
(d) 單根納米電纜在300℃左右帶動紅色發光二極管工作;(e) 器件襯底的紅外熱成像;
(f) I-V特性;(g) 高溫下長時間工作電流穩定性調查。
從理化特性來講,金屬硅化物同樣擁有出色的電導率,同時展現出更好的穩定性。近日,我校材料科學與工程學院孫勇研究員、王成新教授研究團隊發展了一種Si-Mn-O玻璃態物質中控制Si-Mn形核、生長的動力學方法,實現了毫米級長度的Mn5Si3 @SiO2柔性納米電纜(圖1)。單根納米線中,不論殼層厚度、還是電芯尺寸均表現出令人吃驚的均勻性(尺寸波動