科学研究

超细纳米线的可逆润湿性及其透明电子器件研究新进展

来源:武汉光电国家研究中心   作者:  发布时间:2011年10月24日  点击量:

近年来,直径在10nm以内的超细一维纳米结构备受关注。这是因为超细一维纳米结构有着众多的优点:高的比表面积,可控的表面电荷、润湿性以及具有量子电导和冲滑导的特性等。氧化铟(In2O3)是一种透明宽禁带半导体材料,具有广泛的应用前景,目前已经被应用在电子学、光电子学、平板显示、LED、太阳能电池和气体传感器等的方面。
武汉光电国家实验室纳米能源技术与功能纳米器件团队的沈国震教授领导的课题组与美国佐治亚理工学院王中林教授的团队合作,首次合成了直径低于4nm的In2O3超细纳米线,对其可逆的润湿性进行了研究,并利用光刻技术制作了In2O3 超细纳米线的薄膜晶体管器件,器件透明度高达80%。
该课题组通过利用改进的激光烧蚀辅助化学气相沉积法,在镀金硅晶片上获得了层级结构的单晶In2O3纳米线,该层级结构主干纳米线直径大约20nm,分支纳米线直径小于4nm。该材料还具有很好的可逆的润湿性,在波长254nm的紫外光照射下10分钟之内由高疏水(对蒸馏水的接触角为134.3°)转变为超亲水(0°),暗处理数小时之后又可以恢复高疏水特性。同时,研究还发现,对于制备的In2O3层级结构纳米线,直径越细其疏水特性越好。In2O3在可见光波段有很高的透明度。将制备的In2O3超细纳米线分散到溅射有Al2O3介电层的ITO玻璃上,通过光刻的方法制作透明薄膜晶体管器件(TTFT),在可见光波段下器件的透明度高达80%,仅比纯净的ITO玻璃透明度低10%,而其电导率比普通In2O3纳米线的电导率高出1-2数量级。该成果为透明电子学和高性能化学传感器件的应用提供良好基础。
该研究工作得到了国家自然科学基金、973计划、湖北省自然科学基金、高等教育博士点研究基金以及武汉光电国家实验室主任基金等的资助。研究成果已发表在美国化学会ACS Nano, 2011, 5, 6148-6155(2010年影响因子9.855)。

(责任编辑:陈智敏)