一维纳米结构的组装及光电器件新进展

一维纳米结构因其特殊的物理化学性能以及在光电器件上的潜在应用而受到科研人员的广泛关注。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南加州大学电子工程系周崇武教授的小组合作，围绕一维纳米结构的组装、光电器件的设计等科学问题，开展了一维纳米结构的制备、器件制造工艺等探索研究，取得了一系列研究进展。

该课题组通过采用改进的激光烧蚀辅助化学气相沉积法，在镀金的硅片上生长了螺旋状的In2O3纳米线。研究发现所得到的纳米线是由多节的纳米线连接卷曲而成的。由于立方相In2O3中存在+（001）和-(001)的极性面，因此由于极性面的诱导造成纳米线的卷曲而生成螺旋状的纳米线。该材料显示了非常快的光诱导表面浸润性变化，在紫外光的照射下，水滴在材料表面的接触角在14分钟内由132.7度（疏水性）迅速降低为0度（亲水性）。这一过程比其已见发表的报道快了将近30倍。以螺旋状的In2O3纳米线为活性层材料研制的场效应晶体管显示了优异的性能，其电子迁移率可达243cm2/vs。该研究成果于2011年2月18日正式发表在美国化学会期刊ACS Nano的网络在线版上（http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/nn103358y）。
 

全透明电子学是近年来研究比较热门的领域之一。它在透明显示技术、透明超级电容器、紫外光探测器及太阳能电池等领域有着非常广泛的应用前景。全透明电子学的发展离不开高性能纳米材料的开发与应用。采用气相沉积法，研究人员制备了点缀Ag纳米粒子的单晶ZnO纳米线，并用光刻技术研制了基于单根纳米线的晶体管器件。发现该材料显示了良好的金属性能，其电阻率可低至6.8×10-4 Ωcm，击穿电流密度可高达4.5×107 A/cm2。该材料有望取代ITO材料，用来研制透明导电薄膜。该工作发表在Journal of Physical Chemistry C (2010，114，21088－21093)。

该研究组还利用快速升温气体捕捉技术，在不依靠外延技术的条件下，在普通硅基片上生长了双晶In2O3纳米带阵列。以此为活性物质的场效应晶体管的电子迁移率为20-70 cm2/Vs。在254nm的紫外光照射下，器件的导电性有很大的提高。有望在高性能紫外光探测器上得到应用。此工作已在Journal of Materials Chemistry (2010，20， 10888－10893)上发表。