自底向上的双光子-3D打印新型半导体制备工艺，通过调控界面表面能分布实现有机太阳能电池界面改性的新策略，有望为量子器件带来突破的单片式金属-半导体-金属异质结构；本期“InfoMat前沿信息”，一起来看半导体工艺、太阳能电池、量子器件等多个领域的新进展。
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Delicate structures printed by materials scientists at Rice University as seen in microscope images. Sintering turns them into either glass or cristobalite. Credit: Nanomaterials, Nanomechanics and Nanodevices Lab
美国莱斯大学的Jun Lou团队利用双光子聚合过程，在精密3D打印机上成功研制了自底向上制备亚光波长微型电子、机械和光子器件的技术。该工作基于光引发剂同步吸收双光子过程对能量与空间的高度选择性，实现了工艺的高精度优化，制备出了含有掺聚乙二醇的二氧化硅纳米球树脂，并证明掺杂稀土元素可以实现器件的光致发光效应。这一工作颠覆了传统的自顶向下的半导体制备工艺，使得在集成器件上实现晶体或玻璃的微型精密图形化成为可能。
该工作已发表于Nature Materials (2021). DOI: 10.1038/s41563-021-01111-2。
原文链接：
https://phys.org/news/2021-10-nanoscale-lattices-3d-printer.html
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Graphical abstract. Credit: DOI: 10.1016/j.joule.2021.09.001
中国科学院国家纳米科学技术中心的周惠琼、裘晓辉、张勇团队利用基于AFM的峰值力定量纳米机械映射技术对空穴输运层的纳米级表面能分布进行表征，提出了一种纳米级尺度下观察有机太阳能电池界面层表面能分布的新策略。研究人员通过掺杂横向尺寸不同的MoS2纳米薄膜，有效调控了有机物表面能分布，从而调控活性层的分子分布、晶格取向和相位分离，实现了18.27%的光电转换效率。这一工作对推动有机太阳能电池的技术进步具有深远意义。
工作已发表于Joule (2021). DOI: 10.1016/j.joule.2021.09.001。
原文链接：
https://phys.org/news/2021-10-strategy-interfacial-modification-solar-cells.html
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Extremely precise interface between the two materials. Credit: Vienna University of Technology
法国格勒诺布尔阿尔卑斯大学的Olivier Buisson团队利用与原子插层制备技术类似的特殊制造过程，实现了锗与铝的链接，形成了单片式金属-半导体-金属异质结构。该工作首次证明了纯锗的超导性，同时证明该异质结构可以通过电场调控在两种完全不同的工作状态之间切换，具有高载流子迁移率和精确的电场调控性。该工艺可与传统芯片构架兼容，使得半导体工艺可改良用于新型锗基量子器件，有助于推进量子信息技术的发展，实现新型节能设备的研发。
工作已发表于Advanced Materials (2021). DOI: 10.1002/adma.202101989。
原文链接：
https://phys.org/news/2021-10-nanostructure-key-quantum-electronics.html