近年来，由于在可穿戴电子、生物仿生和医疗等领域的巨大应用前景，高性能柔性可拉伸电子（Stretchable Electronics）功能材料成为广泛关注的研究热点。传统高性能电子器件的核心材料基础是晶硅(Crystalline silicon)，然而其本身不具备可拉伸性（stretchability）。即便在一维纳米线形貌，也仅仅是柔性可弯曲（flexible or bendable）而已，很难在晶硅纳米线上实现>3%以的可拉伸性。与此同时，大多数可拉伸有机或聚合物材料却不具备晶硅材料所特有的高迁移率、高稳定性和完备技术工艺。为了获得高性能的硅基柔性可拉伸电子器件，最直接有效的策略就是将晶硅纳米线制备场周期性Zigzag的纳米线弹簧结构。围绕此目标，国际上多个科研团队尝试了纳米沟道限制、生长气氛调控和应力塑形等各种方法。然而，受限于十分苛刻的微纳操纵生长条件，至今还没有获得一种在较低生长温度下大规模可控制备的方法，难以在可穿戴电子和传感等实际器件应用中获得突破。

硅/氧化锡基复合纳米线结构设计图

37000cm威尼斯电子科学与工程学院余林蔚教授课题组，通过与北京大学和巴黎综合理工大学的合作，首次发现了一种平面限制的自发Zigzag振荡晶硅纳米线生长模式，可在大面积低温硅基薄膜工艺所兼容的条件下（<350 ^oC），不需要任何外界实时干预，通过自组装生长制备周期晶硅二维纳米线弹簧（nanowire spring）结构；由于平面纳米线生长不需要提供生长气氛，在原位扫描电子显微镜(SEM)中可以直接观测其丰富的动态生长过程，为探索期独特的生长机理提供了关键支持。结合系统的晶格结构分析，此工作还揭示了其中独特的自发“晶向降序偏转和孪晶反射”生长过程，并建立了一套较为完善的生长描述和调控理论模型。更为重要的是，在拉伸应力（stress-strain）测试中，此类晶硅纳米线弹簧结构的确展示出了大幅提高的可拉伸特性（>12%），这为进一步性能提高确定了方向。此研究结果为实现新一代高迁移率、高稳定性可拉伸纳米线器件指示了一条全新的形貌调控和制备策略，并有望将成熟的晶硅电子技术拓展到全新的柔性可拉伸电子领域，推动可穿戴电子应用的新思路和新方向。

本项研究成果论文, In-plane self-turning and twin dynamics renders large stretchability to mono-like zigzag silicon nanowire springs, 发表在Advanced Functional Materials , DOI: 10.1002/adfm.201600780之上。论文的第一作者为博士生薛兆国同学，通讯作者是37000cm威尼斯余林蔚教授和北京大学陈青教授。相关工作得到了电子科学与工程学院的徐骏教授、施毅教授、潘力嘉教授以及法国巴黎综合理工/CNRS，LPICM实验室Pere Roca i Cabarrocas教授的大力支持。该项研究工作受到“青年”，国家基础研究“973”课题，国家自然科学基金，江苏自然科学基金，双创人才计划和江苏省“333”高层次人才培养工程项目的资助。

（电子科学与工程学院 科学技术处）