牛津大学团队开发纳米线组装工艺

该方法可以拾取单个 纳米线，并以亚微米精度放置它们

在一项最新发表的研究中，牛津大学材料系的一组研究人员（由应用纳米材料教授Harish Bhaskaran领导）描述了一种突破性的方法，即从生长基质中提取单个纳米线，并将其放置在几乎任何亚微米精度的平台上。

该团队在各种图案化结构上使用InP、AlGaAs和GeTe的功能纳米线，例如电极、纳米光子器件，甚至超薄透射电子显微镜（TEM）膜。

该方法使用了新型工具，包括带有锥形纳米级尖端的超薄聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）细丝，用于拾取单个纳米线。在这个精细的尺度上，粘着的范德瓦尔斯（原子和分子之间发生的微小引力）使纳米线“跳跃”与尖端接触。然后将纳米线转移到安装在玻璃载玻片上的透明圆顶形弹性印章上。然后将这个图章倒置并与器件芯片对齐，再将纳米线轻轻地印刷在表面上。

上图显示了纳米线转移过程。a） 锥形聚合物尖端从生长基板上的纳米线森林中拾取单个纳米线。b） 尖端上的纳米线被放置在一个圆顶形的PDMS印章上，该印章在玻璃载玻片上固化。c） 带有纳米线的图章被翻转过来，并在光学显微镜下与器件芯片对齐。d） 去除压印后完成纳米线沉积。

沉积的纳米线显示出很强的粘附性，即使器件浸没在液体中也能保持原位。研究团队还能够将纳米线放置在易碎的衬底上，例如超薄的50纳米薄膜，这证明了冲压技术的精细性和多功能性。

此外，研究人员使用这种方法构建了一种光机传感器（一种使用激光测量振动的仪器），其灵敏度是现有纳米线器件的20倍。

纳米线可以在许多不同领域取得重大进展，从能量采集器和传感器，到信息和量子技术。特别是，它们的微小尺寸可以开发更小的晶体管和微型计算机芯片。然而，实现纳米线全部潜力的一个主要障碍是无法在设备中精确定位纳米线。

大多数电子器件制造技术都无法忍受生产纳米线所需的条件。因此，纳米线通常生长在单独的衬底上，然后通过机械或化学方法转移到器件上。然而，在所有现有的纳米线转移技术中，纳米线是随机放置在芯片表面的，这限制了它们在商业器件中的应用。

开发这项技术的DPhil学生Utku Emre Ali（材料系）说：“这种新的拾取和放置组装过程使我们能够在纳米线领域创造出第一种同类器件。我们相信，通过允许用户将纳米线与现有的芯片平台（无论是电子平台还是光子平台）结合起来，它将以低廉的成本推动纳米线研究，释放迄今为止尚未达到的物理特性。此外，这项技术可以完全自动化，真正有可能实现高质量纳米线集成芯片的全面制造。”

Harish Bhaskaran（材料部）补充道：“这项技术很容易扩展到更大的领域，并为在任何衬底上使用任何工艺制造的器件带来了纳米线的希望。这就是这种技术如此强大的原因。”

全文《纳米线的通用拾取和放置组件》发表在《Small》杂志上。

这项工作由EPSRC通过制造业奖学金（批准号：EP/R001677/1）资助。

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