用于高性能柔性电子产品的超密集排列纳米线阵列的确定性滚动接触印刷技术

《npj Flexible Electronics》：Deterministic roll-contact printing of ultradense aligned nanowire arrays for high-performance flexible electronics

　　

摘要

半导体纳米线（NWs）是制造机械性能优异的电子产品的多功能基础材料，其应用范围涵盖传感、显示和类脑计算等领域。然而，要将它们卓越的一维传输特性转化为大面积器件阵列，需要具备可扩展的组装方法，这些方法能够同时控制纳米线的密度、排列方式以及材料纯度——而这一直是一个难以实现的挑战。在这里，我们提出了一种基于滚压印刷技术的确定性接触方法，成功克服了这一难题，能够在柔性基底上实现高达14根纳米线/微米的高密度ZnO纳米线阵列。通过使用移动式线接触替代传统的点接触方式，不仅减轻了单个纳米线所承受的机械应力，还实现了连续的大面积转移。参数研究揭示了高精度纳米线组装的控制机制，包括施加的力以及速度比对纳米线密度、转移长度、排列均匀性以及抑制杂质污染的影响。在可控纳米线密度范围内制造的柔性紫外光电探测器表明，其性能与印刷密度呈系统性关联：最高密度的器件响应度可达4000 A·W?1，并且在经过5000次半径为10毫米的弯曲测试以及5000次±25°的扭转测试后仍能保持全部功能。这项工作不仅建立了对滚压接触纳米线组装机制的基本理解，还为高性能大面积柔性电子产品的制造提供了一条高效且资源节约的途径。