溶液法制备大面积均匀半导体薄膜

南方科技大学徐强教授课题组Small：溶液法制备大面积均匀半导体薄膜

溶液法制备大面积均匀半导体薄膜

通讯作者：徐强*

单位：南方科技大学

半导体薄膜工程技术在先进电子技术的发展中起着至关重要的作用。在自由曲面上高效、低成本地印刷均匀的纳米膜对于电子工业的实际工业化具有重要意义。本文报道了一种在自由曲面上制备大面积均匀半导体纳米膜的高通量胶体印刷（HTCP）策略。高通量和均匀打印依赖于雾化和蒸发的平衡，以及引入的胶体分散的热马兰戈尼流，这抑制了向外的毛细管流动。具有原位加热的胶体印刷能够在自由形状的表面上，例如SiO2/Si、Al2O3、石英玻璃、聚对苯二甲酸乙酯（PET）、铝箔、塑料管和Ni泡沫等，快速制造大面积半导体纳米膜，扩展其技术应用。本工作将打印的SnS2纳米膜集成到薄膜半导体气体传感器中，所制备的器件具有极快的响应速度（8s）和灵敏度（Rg/Ra=21）（10ppmNO2），以及46ppt的超低检测限（LOD）。在自由曲面上以高通量印刷均匀半导体纳米膜的能力有望低成本、高效率地开发下一代电子产品。

近日，来自南方科技大学的徐强教授，在国际期刊Small上发表题为“Solution-processablerouteforlarge-areauniform2DSemiconductorNanofilms”的研究论文。该工作展示了一种溶液可处理的策略来制备大面积的半导体薄膜材料。

图1.高通量胶体印刷策略制备半导体纳米膜。a）自由曲面上HTCP法制备均匀纳米膜。b）用于半导体纳米膜制造的印刷加热装置。c）蒸发过程中的热马兰戈尼流和毛细流。d）SnS2胶体的丁达尔效应。e）厚度为≈3-5nm（≈6-9原子层）的SnS2纳米片。f）SnS2纳米片的HRTEM图像，图中为（001）晶格条纹间距为0.58nm的晶格平面。右上是沿虚线的亮度轮廓，右下是FFT模式由(f)中的图像变换而来。

图2SnS2纳米印刷膜的表征。喷涂体积为a）0.25，b）0.50，c）1，d）1.50，e）2，f）2.50，g）3ml的SnS2纳米膜的SEM横截面图像，对应膜厚分别为110、210、320、430、610、750、980nm。h）喷涂体积与SnS2纳米膜厚度呈线性关系。i）原子层沉积（ALD）、化学浴沉积（CBD）和本工作中所制薄膜厚度与制备时间的关系。印刷在j）不同平面衬底（SiO2/Si,Al2O3,PET和Al箔），k）曲面和l)多孔表面上的SnS2纳米膜照片，喷涂量为2ml。

图3HTCP方法批量制备化学电阻式气体传感器。a）HTCP策略在AuIDE衬底上的集成半导体纳米膜。b）AuIDE上印刷SnS2纳米膜数码照片。c）SnS2上的NO2传感机理示意图。d）SnS2-spray-2纳米膜传感器的电阻随温度变化图。e）响应值与温度关系示意图。f）不同厚度的纳米膜对10ppmNO2的响应。g）响应-恢复时间曲线（10ppmNO2）。h）浓度依赖的响应-恢复曲线。i）响应-浓度log-log图。j）传感器的循环测试曲线。k）器件的选择性。l）胶体印刷的SnS2纳米膜和基于其他SnS2的二氧化氮传感器响应值和响应时间的比较。

要点一：高通量策略制备晶圆级半导体薄膜

我们报道了一种低成本的高通量胶体印刷（HTCP）策略来制造晶圆级和均匀的半导体纳米膜。均匀沉积的关键在于我们发现了在打印加热过程中前所未有的增强的热马兰戈尼流，以抑制向外的毛细管流动。

要点二：所制备的半导体膜具有广泛的基底适应性并可用于高效气体传感器

纳米片胶体允许在自由曲面上印刷大面积半导体纳米膜，包括平面或弯曲的衬底，扩大了此类材料在依赖于衬底的技术中的应用。印刷的半导体纳米膜可用于大批量制造具有最快响应（8s）的化学电阻气体传感器，同时保持最高灵敏度以及46ppt的超低LOD。

要点三：本策略具有一定的通用性

这种HTCP策略也可以应用于合成其他大面积半导体纳米膜，包括金属氧化物（如TiO2）和金属有机骨架（如Cu-TCPP）。这种在自由曲面上以高通量印刷均匀半导体纳米膜的方法为开发下一代先进电子产品奠定了基础。

Solution-processablerouteforlarge-areauniform2DSemiconductorNanofilms

李文华博士简介：李文华，2019年博士毕业于中国科学院大学。2021年加入南方科技大学徐强院士课题组从事博士后研究，主要研究领域为半导体晶态功能薄膜材料的制备及其在气体传感领域的应用。迄今共发表SCI论文20余篇，其中以第一作者（共同第一作者）和通讯作者身份在，，Small,，EnergyChem，CrystEngComm等发表论文多篇。

徐强教授简介：南方科技大学讲席教授，日本工程院院士，印度国家科学院院士，欧洲科学院院士。曾先后任日本国立产业技术综合研究所（AIST）首席研究员，AIST-京都大学能源化学材料开放创新实验室主任，神户大学、京都大学教授（兼）。2014-2023年连续入选汤森路透-科睿唯安全球高被引学者，曾获汤森路透研究前沿奖、洪堡研究奖及市村地球环境学术奖等。担任《EnergyChem》主编，《》副主编，《Chem》、《Matter》、《AdvancedEnergyMaterials》、《》等期刊编委。中国能源学会专家委员会副主任。目前主要致力于金属有机框架（MOF）及衍生物等材料的可控制备及其在催化、能源、环境及传感等领域的应用。个人简介链接：

徐强课题组高薪招聘多名博士后（化学/材料）

根据课题组发展需求，课题组拟招聘博士后若干，拟招聘研究方向：热/光/电催化、电池、传感、理论计算或透射电镜表征等。

岗位要求

1.具有催化（热/光/电）、电池、传感、理论计算或透射电镜等相关专业领域博士学位；

2.具有良好的英语写作和交流能力，并以第一作者在材料/化学领域国际高水平期刊上发表过2篇及以上学术论文；

3.有责任心和团队合作精神，具有独立研究能力及较高执行力。

拟聘人员薪资福利待遇

1.博士后聘用期为两年，年薪33.5万元左右，含广东省生活补助15万元（税前）及深圳市生活补助6万元（税后），参照校内同级人员的标准缴纳养老保险、住房公积金以及发放相关福利；

2.特别优秀候选人可以申请校长卓越博士后，年薪可达50万元（含广东省及深圳市补助）；

3.拥有优良的工作环境和境内外合作交流机会，博士后在站期间享受两年共计2.5万学术交流经费资助；

4.课题组提供充足的科研支持，协助作为负责人申请中国博士后科学基金、国家自然科学基金及广东省、深圳市各级科研项目；

5.课题组协助符合条件的博士后申请“广东省海外青年博士后引进项目”。即在世界排名前200名的高校（不含境内，排名以上一年度泰晤士、USNEWS、QS和上海交通大学的世界大学排行榜为准）获得博士学位，在广东省博士后设站单位从事博士后研究，并承诺在站2年以上的博士后，申请成功后省财政给予每名进站博士后资助60万元生活补贴（与广东省每年15万生活补助不同时享受，与深圳市每年6万元生活补助同时享受情况下以深圳市规定为准）；

6.对获得本项目资助，出站后与广东省用人单位签订工作协议或劳动合同，并承诺连续在粤工作3年以上的博士后，省财政给予每人40万元住房补贴（以最新的人才政策为准）；

7.博士后出站选择留深从事科研工作，且与本市企事业单位签订3年以上劳动（聘用）合同的，可以申请深圳市博士后留深来深科研资助。深圳市政府给予每人每年10万元科研资助，共资助3年（以最新的人才政策为准）。

招聘程序及联系方式

1）请将应聘材料发至：xuq@;

2）邮件主题、附件命名请比照以下格式：博士后+姓名+毕业（或在学）院校；

3）电子邮件的正文应该简要介绍自身情况；邮件附件包含：详细的个人简历（包括个人基本情况、教育背景和工作经历、科研工作概述、论文发表情况等）。