近日，南方科技大學機械與能源工程系副教授胡程志課題組在半導體納米顆粒的光學圖案化領域取得新進展，相關成果以“Light patterning semiconductor nanoparticles by modulating surface charges”為題發表在國際期刊 Nature Communications 上。
光學圖案化技術因其在柔性電子、光電器件、微納機器人等領域的重要應用價值，近年來備受關注。然而，現有光學圖案化技術通常依賴高強度光源和復雜光學系統，難以適配大規模生產需求，同時對能量消耗及設備成本要求較高。因此，開發簡單、高效且經濟可行的圖案化方法成為該領域的研究重點。胡程志課題組提出了基于光觸發表面電荷調控的半導體納米顆粒圖案化新方法。研究團隊利用紫外光激發 ZnO 納米顆粒表面配體的光降解反應，顯著改變顆粒表面電荷，從而通過靜電作用將顆粒精確排列于帶電基底上，實現了正、負圖案的快速、低成本制造。圖3 ZnO@Cit/PDDA納米顆粒的負向圖案化該方法的優勢是：（1）相比傳統激光技術，該方法僅需6 mW/cm2的光強，即可在10秒內生成厘米級圖案，能量消耗顯著降低；（2）無需光刻膠，適配透明玻璃、柔性PVC等多種基底；（3）除 ZnO 外，該方法亦適用于其他半導體材料（如ZnS、CdS、TiO2），展示了光學圖案化在多材料體系中的潛力。 圖4 由圖案化 ZnO@Cit 納米顆粒制成的紫外光探測器研究團隊進一步利用該圖案化技術制備了基于 ZnO 納米顆粒的紫外光探測器，該器件表現出優異的光電性能，光/暗電流比高達10?。該技術為光電子器件的規模化制造提供了新的技術途徑，展現了其在智能設備、傳感器等領域的巨大潛力。南科大機械與能源工程系博士研究生何小麗為論文第一作者，康斯坦茨大學顧紅日博士（現為香港科技大學助理教授）為第二作者，南科大機械與能源工程系副教授郭亮提供了理論指導，胡程志和蘇州大學教授楊湛為論文共同通訊作者，南方科技大學為論文第一單位。此項研究得到了國家重點研發計劃、廣東省基礎與應用基礎研究基金、深圳市科技創新委員會、深圳自然科學基金穩定支持計劃以及深圳市科技計劃的資助。南方科技大學分析檢測中心以及工程師馬續航為論文提供了技術支持和協助。 論文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41467-024-53926-7原文鏈接：https://newshub.sustech.edu.cn/html/202412/45958.html
