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• 低維材料與器件
  由于二維材料只有一個(gè)原子或分子層，通過(guò)其層間形成的晶體管對(duì)特征尺寸下降到 1 nm 尺度帶來(lái)了理論上的可行性。選定雙層膠金屬剝離工藝，使用雙層膠剝離工藝制作出的電極未出現(xiàn)掉落，邊緣整齊。在激光直寫(xiě)制作電極的工藝完善基礎(chǔ)上，進(jìn)行了二維材料 WS2 的制備。采用化學(xué)氣相沉（CVD）的方式制備了二維材料 WS2。其后，使用特殊的轉(zhuǎn)移方法將生長(zhǎng)在SiO2/Si 襯底上的二維材料轉(zhuǎn)移到 Al2O3/SiO2/Si 襯底。在材料與激光直寫(xiě)工藝完善的基礎(chǔ)上，Al2O3/SiO2/Si 襯底上制作了晶體管器件，并對(duì)制作的器件進(jìn)行了晶體管性能的測(cè)試，根據(jù)測(cè)試結(jié)果計(jì)算出了晶體管的基本參數(shù)，并對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行了相關(guān)的分析。晶體管開(kāi)關(guān)比最大約為 10⁵，從開(kāi)關(guān)比來(lái)看具有一定的應(yīng)用前景。

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• 碳化鉬
  塊狀碳化鉬的合成有多種途徑，但以納米線(xiàn)和納米線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)形式大量生產(chǎn)不同的碳化鉬相仍然具有挑戰(zhàn)性。此處為一種利用Mo6S2I8納米線(xiàn)束進(jìn)行碳化合成碳化鉬納米線(xiàn)的新方法。到了主要由MoC和Mo₂C相組成的碳化鉬納米線(xiàn)，并將其進(jìn)一步還原為單相Mo₂C納米線(xiàn)。通過(guò)控制反應(yīng)條件在轉(zhuǎn)化過(guò)程中，我們可以改變納米線(xiàn)中MoC和Mo₂C相的比例生產(chǎn)一種新型無(wú)機(jī)/有機(jī)復(fù)合納米材料，我們將其命名為碳化鉬納米線(xiàn)，其表面密集覆蓋著碳納米纖維。我們?cè)诩{米線(xiàn)上使用了相同的方法，并演示了以納米線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)形式作為透明電極的碳化鉬的新用途。這種堅(jiān)固和空氣穩(wěn)定的電極的片層電阻是圍繞的1050Ω，室溫和透光率的范圍在93%至95%之間200 - 900 nm。因此，該電極適用于電光應(yīng)用，特別是在需要高透明度的紫外線(xiàn)區(qū)域。

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• 高遷移率晶體管納米線(xiàn)的制備
  使用了一種有效的方法來(lái)提高電荷載體遷移率的p3ht基OFETS。P3HT薄膜通過(guò)熱生長(zhǎng)的SiO₂層和預(yù)制沉積在重?fù)诫s的硅晶圓上，不需要表面處理SAMs。我們指的是溶劑的應(yīng)用，應(yīng)用在以前的自旋鑄造和退火的P3HT薄膜，作為溶劑化。這種處理顯示了器件中載流子移動(dòng)性的顯著改善，同時(shí)保持了它們的高開(kāi)/關(guān)比。原子力顯微鏡(AFM)和掃描電子顯微鏡(SEM)分析表明，P3HT層在表面形成了納米線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)。顯微拉曼光譜表明，處理后的薄膜結(jié)構(gòu)紊亂程度有所降低。這些結(jié)果，再加上飛行時(shí)間的光電導(dǎo)性，表明載流子輸運(yùn)態(tài)的能量分布的無(wú)序程度降低了，這表明溶劑化作用通過(guò)在層中形成有序的區(qū)域來(lái)改善P3HT中的空穴遷移率。

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• 計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)元件
  在非平衡條件下，光或外加電場(chǎng)誘導(dǎo)的亞穩(wěn)態(tài)宏觀量子態(tài)之間的可控切換正迅速成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。本模塊研究了層狀雙鹵代烷1T-TaSz單晶中“隱藏”(H)電荷密度波(CDW)態(tài)的弛豫特性，這種弛豫特性可以通過(guò)單個(gè)35-fs激光脈沖或~30-ps電脈沖實(shí)現(xiàn)。通過(guò)測(cè)量不同激勵(lì)條件下的電阻率隨溫度的變化關(guān)系，我們發(fā)現(xiàn)金屬的H態(tài)通過(guò)一系列中間亞穩(wěn)態(tài)的離散躍過(guò)“鬼子階梯”而松弛到絕緣的莫特基態(tài)。在這些離散的步驟之間，觀察到一個(gè)潛在的玻璃態(tài)弛豫過(guò)程，這是由于CDW和潛在晶格之間的往復(fù)空間可通約性挫折引起的。我們發(fā)現(xiàn)亞穩(wěn)態(tài)弛豫速率可能是由襯底應(yīng)變從外部穩(wěn)定下來(lái)的，這為基于電阻內(nèi)在差異較大的CDW狀態(tài)間切換的非揮發(fā)性超快高溫存儲(chǔ)器件的設(shè)計(jì)開(kāi)辟了道路。

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• 激光直寫(xiě)增強(qiáng)工具
  將傳統(tǒng)掩膜版曝光與激光直寫(xiě)技術(shù)聯(lián)用，可定位到一種新型的激光增強(qiáng)型微光刻(LAMP)。該方法采用直接激光寫(xiě)入技術(shù)，定義了用廉價(jià)透明掩模制作的混合光刻的附加特征。分別用S 1813和SU-8正負(fù)光刻膠對(duì)LAMP技術(shù)進(jìn)行了測(cè)試。光刻膠首先通過(guò)透明掩模暴露在紫外光下，然后曝光區(qū)域改變顏色，允許對(duì)直接激光寫(xiě)入(DLW)圖案的新特征進(jìn)行注冊(cè)。然后發(fā)展產(chǎn)生正的(S 1813)或負(fù)的(su-8f)最終的微結(jié)構(gòu)。直寫(xiě)激光技術(shù)可以獲得亞微米線(xiàn)寬，可以注冊(cè)到2.2個(gè)μm內(nèi)的掩模創(chuàng)建的特征。描述了兩個(gè)例子結(jié)構(gòu)，一個(gè)交錯(cuò)電極和一個(gè)微流控裝置，可以捕獲幾十個(gè)硅微珠或活細(xì)胞陣列。這種直接激光寫(xiě)入和傳統(tǒng)紫外光刻的結(jié)合彌補(bǔ)了每種方法的缺點(diǎn)，并使高分辨率原型能夠被創(chuàng)建、測(cè)試和快速修改。

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• 神經(jīng)突觸仿生電極
  現(xiàn)階段而言，我們無(wú)法準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)單個(gè)神經(jīng)元及其突觸活動(dòng)，這妨礙了對(duì)正常和各種病理?xiàng)l件下大腦功能的基本理解。然而，最近在微納米制造工藝上的突破已經(jīng)推動(dòng)了神經(jīng)電子混合技術(shù)的發(fā)展。其中包括三維和平面電極，分別提供高保真和長(zhǎng)期錄制的優(yōu)點(diǎn)。在這里，本小結(jié)展示了具有“納米邊緣”的新一代平面微電極陣列，使長(zhǎng)期(>1個(gè)月)和高保真度記錄成為可能，其分辨率是傳統(tǒng)平面電極的15倍。并且神經(jīng)元的耦合系數(shù)為0.15，是傳統(tǒng)平面電極和電阻電極的15倍(0.001-0.011)。新型納米邊緣微電極記錄神經(jīng)活動(dòng)的分辨率明顯高于任何其他傳統(tǒng)平面電極，并且通常比大多數(shù)三維電極更好(范圍從0.1到0.3)。這一新技術(shù)使人們對(duì)大腦功能有了更好的了解，并為未來(lái)的仿生雜交和發(fā)現(xiàn)裝置的發(fā)展提供了巨大的機(jī)遇。

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• 光刻技術(shù)應(yīng)用于柔性器件
  單晶有機(jī)納米結(jié)構(gòu)在柔性、可拉伸電子領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。但它們與發(fā)達(dá)的光刻技術(shù)之間存在很大的不兼容性，阻礙其應(yīng)用。在此，本節(jié)展示了一種新穎的兩步轉(zhuǎn)移印刷(TTP)方法，用于在任意襯底上構(gòu)建基于有機(jī)納米線(xiàn)(NWs)的器件。鄰苯二甲酸銅(CuPc) NWs首先通過(guò)接觸打印(CP)方法從生長(zhǎng)基板轉(zhuǎn)移到所需的接收基板，然后通過(guò)(ETP)方法將電極陣列轉(zhuǎn)移到產(chǎn)生的接收基板上。利用薄銅(Cu)灌洗器作為犧牲灌洗器，通過(guò)光刻法制備的微電極可以很容易地轉(zhuǎn)移到各種傳統(tǒng)的、非傳統(tǒng)的、不易接近的基底上，其高轉(zhuǎn)移率接近100%。所述ETP方法也表現(xiàn)出極高的靈活性;各種電極如金、鈦、鋁等都可以轉(zhuǎn)移，幾乎所有類(lèi)型的有機(jī)器件，如電阻、肖特基二極管和場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)，都可以在平面或復(fù)雜的曲線(xiàn)襯底上構(gòu)建。值得注意的是，這些器件可以正常工作，并表現(xiàn)出封閉的甚至比傳統(tǒng)方法制造的器件更優(yōu)越的性能。

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• 納米流體
  裂縫可以在很多環(huán)境中觀察到，包括墻壁、干木頭甚至地殼，通常被認(rèn)為是一種不可避免的、不需要的現(xiàn)象，最近的研究進(jìn)展已經(jīng)證明了利用裂縫產(chǎn)生各種微觀和納米模式的能力。然而，圖案通常受到選擇的襯底材料和施加的拉伸應(yīng)力的限制。在本小結(jié)，我們描述了一種創(chuàng)新的裂紋輔助納米制造技術(shù)，它只依賴(lài)于標(biāo)準(zhǔn)的光刻工藝。這種新技術(shù)可以很好地控制納米粒子的形狀和各種幾何尺寸，產(chǎn)出面積大，產(chǎn)量高。研究發(fā)現(xiàn)mixed-scale模式組合使用“crack-photolithography”技術(shù)可以用作復(fù)制許多納米流體設(shè)備主模具通過(guò)軟光刻技術(shù),本小結(jié)報(bào)道了一種全新的技術(shù)來(lái)研究材料的機(jī)械故障,包括開(kāi)裂，緞紋等過(guò)程。

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• 太兆赫茲頻率的邏輯運(yùn)算
  從微波到光學(xué)頻率的電磁輻射強(qiáng)度、相位和波前的處理已經(jīng)發(fā)展出一種廣泛的動(dòng)態(tài)元表面，但這些元表面大多是在單輸入-輸出狀態(tài)下工作的。在本小結(jié)，實(shí)驗(yàn)證明了一個(gè)可重構(gòu)的MEMS Fano諧振元表面具有多輸入-輸出(MIO)狀態(tài)，執(zhí)行邏輯操作與兩個(gè)獨(dú)立控制的電力輸入和一個(gè)太赫茲頻率的光學(xué)讀出。Fano共振的遠(yuǎn)場(chǎng)行為表現(xiàn)為XOR和XNOR操作，而近場(chǎng)共振約束使NAND操作成為可能。通過(guò)在構(gòu)成諧振腔結(jié)構(gòu)的近場(chǎng)耦合中引入機(jī)電可調(diào)的平面外各向異性，實(shí)現(xiàn)了類(lèi)似于遲滯型閉環(huán)行為的MIO結(jié)構(gòu)。異或超材料門(mén)在加密安全的太赫茲無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)中具有潛在的應(yīng)用。此外，MIO特性可以為實(shí)現(xiàn)可編程和隨機(jī)可訪(fǎng)問(wèn)的超材料奠定基礎(chǔ)，增強(qiáng)了跨越太赫茲、紅外和光需求的光電性能。

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• 捕獲生物分子
  石墨烯的許多獨(dú)特性質(zhì)，如可調(diào)的光學(xué)、電學(xué)和等離子體響應(yīng)，使其非常適合生物傳感等應(yīng)用。然而，與其他基于表面的生物傳感器一樣，其性能受到目標(biāo)分子到表面擴(kuò)散傳輸?shù)南拗?。在本章?jié)證明了單層石墨烯的原子銳邊可以通過(guò)介電電泳產(chǎn)生奇異的電場(chǎng)梯度來(lái)捕獲生物分子。石墨烯邊緣介電電泳通過(guò)制造原子尖的鑷子來(lái)推動(dòng)基于梯度力的誘捕的物理極限。使用8 nm厚的HfO、電介質(zhì)層和化學(xué)蒸汽沉積的石墨烯制造了局部背控器件，與金屬電極相比，它能產(chǎn)生10倍以上的梯度力。進(jìn)一步演示了利用納米金剛石、納米電極和幾秒鐘內(nèi)從大量溶液中提取的DNA，在低至0.45 V的電壓下，近乎100%的位置控制粒子捕獲。這種捕獲方案可以與利用石墨烯和其他二維材料的傳感器無(wú)縫集成。

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• 構(gòu)建無(wú)預(yù)處理的二維材料器件與異質(zhì)結(jié)
  光學(xué)定位并不局限于等離子體粒子。利用光學(xué)力可以對(duì)液相剝離的六方氮化硼(h-BN)、二硫化鉬(MoS2)和二硫化鎢(WS2)的納米薄片進(jìn)行操作。雖然弱吸收的氫氮化硼可以被光學(xué)捕獲，允許在液體環(huán)境中直接進(jìn)行平均薄片尺寸的全光測(cè)量，但是由于輻射壓力對(duì)梯度力的巨大貢獻(xiàn)，強(qiáng)吸收的MoS2和WS2納米薄片不能被限制在光學(xué)捕獲中。由于隨后產(chǎn)生的光學(xué)推動(dòng)效應(yīng)，這些納米片可以與BSA一起，在相對(duì)較短的時(shí)間(幾分鐘)內(nèi)，直接在液體環(huán)境中，在不需要任何特殊表面預(yù)處理的情況下，對(duì)普通顯微鏡載玻片進(jìn)行圖案化。這些基于納米薄片的器件的實(shí)現(xiàn)可能的應(yīng)用領(lǐng)域涉及光子學(xué)、光電子學(xué)和能量存儲(chǔ)中，或不同組成的納米薄片彼此疊加形成的范德華異質(zhì)結(jié)構(gòu)。

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• 三維金屬-聚合物混合微納器件制作
  光力打印的過(guò)程可以通過(guò)直接利用作用在等離子體化納米球共振波長(zhǎng)上的強(qiáng)軸向力來(lái)改進(jìn)，這種力將等離子體推向基板。使用輻射壓力而不是捕獲力來(lái)引導(dǎo)粒子朝向基板，避免了對(duì)等離子體粒子大小的限制（等離子體粒子的捕獲必須不大于直徑約200納米）。此外，通過(guò)使用空間光調(diào)制器，可以將激光束分成幾束，從而創(chuàng)建一個(gè)光學(xué)圖形，用于同時(shí)控制納米顆粒在基板上的位置。光學(xué)定位的AuNRs是特別有趣的，因?yàn)樗且粋€(gè)低成本替代更復(fù)雜的拓印技術(shù)。作為一個(gè)更大的優(yōu)勢(shì),它允許一個(gè)簡(jiǎn)單、快捷的方法在不平的基質(zhì)上修飾金屬顆粒,如利用雙光子激光直寫(xiě)技術(shù)構(gòu)建的三維微米和納米級(jí)結(jié)構(gòu)，開(kāi)辟了實(shí)現(xiàn)金屬-聚合物混合器件的道路,例如,光譜探針和傳感器。

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