九年前，余林蔚辞掉法国国家科学研究院的终身研究员和助理教授职位，回到母校南京大学电子科学与工程学院任教。
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余林蔚（来源：余林蔚）
回国近十年来，他和团队专注于如下课题：实现自组装纳米线的精准定位生长，以推动可规模化的纳米线器件集成应用。目前，其已研发多项独创技术。
1月29日，好消息再次传来。该团队研发出一种能在可拉伸衬底上规模集成的高性能硅纳米线场效应晶体管器件。
这是一种规则有序的超细晶硅纳米线，其直径可承受高达50%的拉伸应变，在20%的应变下可承受多次循环的重复拉伸测试，有望用于平板显示和脑机界面等。
相关论文发表在AdvancedScience上，论文题为《高拉伸高性能硅纳米线场效应晶体管集成在弹性体衬底上》（HighlyStretchableHigh-PerformanceSiliconNanowireFieldEffectTransistorsIntegratedonElastomerSubstrates）[1]。
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相关论文（来源：AdvancedScience）
让高得“离谱”的制备成本降下来
该研究的“缘起”准一维半导体纳米线所具有的独特光、电、力学特性—这正是制备新—代互补金属氧化物半导体逻辑、生物传感和微纳机电器件的理想沟道材料。
相比于较高传统的“top-down”光刻+刻蚀技术制备技术，自组装纳米线生长模式提供了更丰富、更灵活精细结构及组分调控维度。
此外，由于该模式具备低温生长和高产出的特点，尤其适合大面积和柔性电子应用。
（来源：AdvancedScience）
过去二十多年，全球多个课题组利用自组装生长的晶硅、或金属氧化物纳米线，成功制备出一系列高性能的原型器件，这为进一步实现产业规模化应用提供了良好铺垫。
然而，自组装纳米线的器件集成应用却遇到了新的技术壁垒，其原因在于传统的金属诱导“气-液-固”VLS生长模式，大多产出竖直站立的纳米线结构。
而在多数电子器件应用中，得把这些纳米线收集、转移和排布到平面衬底之上，这就为规模集成大量的纳米线沟道和可靠器件制备带来了巨大挑战。
举例来说，我们很难通过“pick-upandplace”的组装模式，去为大面积平板显示或逻辑阵列排布几千万甚至上亿根纳米线沟道，否则其制备成本将会高得离谱，这会让任何实际产业应用都难以接受。
幸运的是，余林蔚于年发现一种独特的平面限制固-液-固（IPSLS，in-planesolid-liquid-solid）自组装生长模式，利用表面覆盖的非晶硅层作为前驱体，迫使自组装纳米线降维生长在衬底平面之上，从而为制备平面电子器件带来巨大便利
此外，他还发现IPSLS纳米线可被单边台阶所引导，进而批量精准地生长到指定位置，最终呈现规则阵列，而这正是器件集成应用所最需要的关键能力。
基于此，该团队成功实现了规则晶硅纳米线阵列在平面衬底上的可靠生长制备和集成，制备了薄膜晶体管（ThinFilmTransistor）器件[2]。
本次论文发表之前，余林蔚又发展出一系列独特的坡面、或垂直陡壁台阶引导技术[3][4]，能直接生长出直径约28纳米、间距精控到纳米以下的超精细硅纳米线阵列，这为实现更高性能的大面积TFT驱动逻辑和传感器件提供了关键技术基础。
而要想用于新一代高性能可拉伸柔性电子、传感和显示等新应用，还得在大面积柔性聚合物例如聚酰亚胺或二甲基硅氧烷衬底上，规模集成各种高性能的电子驱动、传感和逻辑器件。
尽管柔性有机薄膜已广泛用于可弯折FET器件，但其较低的载流子迁移率和在空气中较差的器件稳定性，成为它用于规模化器件的障碍。
为了将高性能晶硅电子器件可靠集成在柔性衬底上，目前所尝试的方法主要有把在SOI（Silicon-On-Insulator，绝缘衬底上的硅）上制备好的晶硅逻辑单元，整体地转移到柔性聚酰亚胺衬底上。
余林蔚分析称，此工艺路线除了成本昂贵和面积小之外，还有另外一个缺点：即在聚酰亚胺衬底上制备的器件，只能进行小幅度弯曲的缺点，且不能承受大幅度拉伸形变。
那么，能否在可拉伸的高弹性衬底比如聚二甲基硅氧烷（PDMS，Polydimethylsiloxane）上，通过大面积兼容的工艺条件，制备和集成高性能晶硅电子逻辑器件？
事实上，这一直是一个极具挑战的技术难题。
针对此需求，余林蔚首先使用IPSLS工艺制备出规则有序的、直径小于80nm的超细晶硅纳米线沟道，然后研发出阵列化的FET器件，再把它们批量转移到柔性PDMS衬底上。
为了在PDMS上分立出来FET单元，该团队对离散SiO?硬岛结构方案做以尺寸上的优化。这样，当二甲基硅氧烷衬底被拉伸时，所承载的硅纳米线FET器件能被硬岛结构保护起来。
此时，硅纳米线FET器件便会表现出优异的拉伸特性。这些特性也为进一步探索和实现更先进的可拉伸电子皮肤、超柔性和非平面显示驱动逻辑、以及生物传感/激励提供了理想的高性能逻辑器件基础。
（来源：AdvancedScience）
硅基微纳电子技术依然是目前最成熟、最可靠的主流技术平台
据悉，该项目启动的最大推动力来源于各类柔性电子器件的应用需求。
“实际上，硅基微纳电子技术依然是目前最成熟、最可靠和最久经产业验证的主流技术平台。”余林蔚指出。
若能把无机硅基高性能器件、与各类有机柔性衬底、以及介质层材料技术结合，将十分有助于推广和激活新一代柔性电子器件的产业应用。
但是，针对大面积的柔性电子应用，传统“硬性”晶圆衬底上的微电子技术难以适应。因此，借助高效自组装生长获得的晶硅纳米线沟道材料，开始受到