신소재: 연구성과 고품질 Si/Ge 반도체섬유 및 그 유연성센서

중국과학원 선전선진기술연구원 재료소 광자정보와 에너지재료연구센터 양춘레이 과제팀 천밍 연구팀, 싱가포르 난양이공대학 교수 웨이레이와 중국과학원 외국적원사 가오화젠팀, 중국과학원 쑤저우나노소 연구원 장기충팀과 연합하여"자연"(Nature) 에 High-quality라는 제목을 발표했다Semiconductor Fibres via Mechanical Design의 연구 논문.이 연구는 고품질 반도체인 실리콘, 게르마늄 섬유를 열당김 공정에 기반한 대규모 생산 제조 기술을 보도해 실리콘, 게르마늄 등 전통적인 아삭한 반도체의 섬유화와 유연화를 실현했으며, 광전 섬유 pn매듭을 예로 들어 유연한 전자 분야에서 반도체 섬유의 혁신적인 응용을 시연했다. 

1차원 섬유는 신흥 무기 반도체 재료의 응용 형태로서 섬세하고 부드러운 독특한 장점을 가지고 있다.그것은 플렉시블 전자 부품과 사람들의 일상 옷차림의 빈틈없는 융합, 플렉시블 전자 기기와 일상 생활의 무감각한 링크에 새로운 가능성을 제공한다.그러나 빠르고 큰 길이의 고품질 반도체 섬유 제조 기술은 과학계의 도전이다.이 연구는 전통적인 광섬유 제조 및 열당김 공정에서 영감을 받아 단일 재료 섬유의 열당김법을 다중 재료의 제조 공정으로 확장하고 고체 역학 및 유체 역학 관점에서 무기 반도체 섬유의 열당김 과정에서 다재료 체계의 응력 부재와 유체 불안정성 문제를 해결했습니다.분당 수 미터에서 수십 미터 고속으로 수백 미터에 달하는 Si/Ge 반도체 섬유 제조 전략을 실현했다.연구는 한층 더 수렴열 당김법을 채용하여 한 가닥의 머리카락 굵기의 섬유 내에 절연체, 도체와 반도체 사이의 긴밀하고 견고한 재료 인터페이스를 구축하고, 한 번의 당김과 동시에 부품의 조립 및 포장을 완성하며, 형성된 광전 섬유 탐지기는 극단적인 환경에서 우수한 안정성을 나타내며, 수중 3000미터 심지어 더 깊은 압력 환경에서 안정적으로 작업할 수 있다. 

이 유연하고 안정적인"머리카락 실크"형 센서는 단독으로 사용할 수 있을 뿐만 아니라 옷감에 짜서 넣을 수 있어 수동식 옷을 성공적인"스마트"착용으로 만들 수 있다.이 연구는 처음으로"섬유심-포층"역학상호작용을 명확히 하고 반도체섬유인장의 보편적책략을 제기하여 무기반도체섬유심인장의 제조과정에 균렬결정이 없는 장기적인 과학적난제를 돌파하였다. 

연구사업은 중국과학원 청년혁신촉진회, 광동성, 심수시 등의 지지를 받았다.