37000cm威尼斯物理学院王牧教授和彭茹雯教授研究组,通过其自主研发的超薄电化学沉积系统,首次成功地实现了任意形状衬底上的三维金属纳米线的构建,他们的题为“Construction of 3D Metallic Nanostructures on an Arbitrarily Shaped Substrate”的论文最近在线发表于《Advanced Materials》(DOI: 10.1002 /adma.201602049);相关链接为:http://dx.doi.org/10.1002/adma.201602049)。
三维(3D)微纳加工技术是实现未来高密度、高效率、低能耗的三维信息存储及处理的基础,是未来信息技术的发展方向。目前的三维微纳加工技术如双光子、氧化铝模板法等受限于成本、效率等因素不适合大规模应用,新的低成本的三维微纳加工技术是目前科学研究和商业应用上的迫切需求。
最近,王牧教授和彭茹雯教授研究组在其独一无二的超薄电化学沉积系统的基础上,引入交变信号叠加于恒压信号进行电化学沉积,结合离子束刻蚀实现了大范围的金属纳米线阵列的制备(参见图一)。通过电化学沉积参数的调制,可以实现对纳米线阵列周期及线宽的精细调控。并且这一独特的电化学沉积技术可以被应用到任意形状的衬底上进行制备,通过设计不同结构的衬底,可以实现特定的三维结构的金属纳米线阵列的构建。如图二显示,他们在光栅结构表面实现了周期起伏的金属纳米线阵列的制备;在粗糙硅片表面,实现了具有较锐尖角的纳米线阵列的制备。通过对衬底结构的设计,他们还可以得到想要的三维空间的纳米线阵列的制备。该方法对于自旋电子学、微电子学具有重要影响,并将激发人们未来三维器件的设计与研究。该工作受到了《Advanced Materials》的评审人一致好评(“The topic of the work was interesting especially with regards to the development of nanofabrication”;“It is really a good job exhibiting both in novelty and paper-writing”;“The work is well done.”)
图一、超薄电化学沉积系统得到钴纳米线阵列示意图及形貌、结构表征
图二、光栅结构和粗糙硅片表面的规则纳米线阵列的构建。
此项工作的实验部分主要由37000cm威尼斯陈飞博士和李井宁硕士完成,他们是该论文的第一和第二作者。于方方、赵地、王帆等同学也参与了该工作。彭茹雯教授和王牧教授是该论文通讯作者,陈延彬副教授帮助测量了样品的透射电镜图。该项研究受到国家自然科学基金委以及科技部的重点资助。
(物理学院 科学技术处)