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Small Methods: 有序橋連CuO微米球納米線雙功能器件的原位集成與應用
發布時間: 2021-06-28 15:21 | 【 【打印】【關閉】

  盡管CuO單晶納米線兼具準一維單晶載流子傳輸通道、大比表面積、優異的催化、光吸收特性及出色的空氣/水穩定性,已在能源、超微型光電、傳感器件中顯示出獨特的優勢,納米線的器件化一直是制約其大規模應用的瓶頸。相對于傳統的納米線器件化方法(先生長、再電子束曝光或納米線定向排列、最后蒸鍍電極),在鍍有底電極的絕緣襯底指定區域直接生長氧化物納米線,若生長在鄰近電極的納米線在空間中相互接觸——形成導電通道,即可通過原位生長獲得“橋連納米線器件”。盡管熱氧化(鍍在叉指電極上)Cu膜可獲得CuO納米線,但由于Cu薄膜很容易被完全氧化而失去各向異性生長準一維CuO納米線的驅動力,導致難以控制納米線橋連。并且,Cu膜在氧化過程中體積會膨脹1.7倍,會在襯底界面處產生較大應力,導致CuO納米線膜易脫落。

 

  針對上述問題,中科院合肥物質科學研究院方曉東、孟鋼研究員團隊同蘇州大學李亮教授等團隊展開合作,提出Ag犧牲層輔助圖形化Cu膜在較低溫度退浸潤的策略,可在ITO叉指電極玻璃上獲得有序Ag-Cu合金微米半球陣列,采用真空蒸發揮發掉合金中Ag后,進行熱氧化,可得到有序CuO微米半球納米線,通過掩膜(周期與孔徑)及蒸鍍Cu膜的厚度,可精確控制Cu微米半球的間距及尺寸,從而精確引導CuO納米線的可控橋連。

  Ag輔助的退浸潤可大幅收縮Cu與襯底的接觸面積,從而有效地釋放熱氧化過程產生的界面應力,增強納米線同襯底的粘附及電學接觸。此外,橋連納米線器件呈現的“懸浮”結構不僅避免了載流子在納米線/襯底界面上的散射,也為待測氣體分子的吸附提供了更多的位點,有利于形成環柵效應大幅調制傳感通道電信號。因此,原位生長的有序CuO橋連器件比常規無序橋連納米線器件具有更高的氣敏及光電響應。

  本方法同現有微納加工技術兼容,選用合適的犧牲層,本方法也可引導Fe、V、Co等高熔點金屬膜的退浸潤,通過熱氧化獲得橋連Fe2O3、V2O5、Co3O4納米線(器件)。按比例縮小電極尺寸,本方法也可實現單根氧化物橋連納米線器件的大規模、高效原位集成,推進氧化物納米線器件的大規模批量制備及應用。

  論文信息:In Situ Assembly of Ordered Hierarchical CuO Microhemisphere Nanowire Arrays for High-Performance Bifunctional Sensing Applications

  Tiantian Dai, Zanhong Deng, Xiaodong Fang,* Huadong Lu, Yong He, Junqing Chang, Shimao Wang, Nengwei Zhu, Liang Li,* Gang Meng*

  DOI: 10.1002/smtd.202100202

  原文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smtd.202100202

  文章來源:materialsviewschina

  文章鏈接:https://www.materialsviewschina.com/2021/06/55098/

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