将晶硅电子直接集成到柔性基底上，能够有效融合传统半导体的优异电学特性与柔性系统的机械适应性，在柔性显示、可穿戴健康监测和智能电子皮肤等领域具有重要应用前景。这一目标的实现面临两大核心挑战：一方面，晶硅材料与柔性衬底之间存在显著的力学性质差异，不仅增加了集成难度，也威胁着器件的稳定性；另一方面，为避免聚合物基底热降解，工艺必须遵循极低的热预算，通常需控制在250℃以下。先制备后转移的方式固然也能将高性能器件集成于柔性平台，但随之也带来了工艺复杂、成本提高、定位精度降低等问题，难以实现高密度、高良率的阵列化集成，制约了高密度柔性电子器件的发展。
针对这一难题，南京大学电子科学与工程学院余林蔚教授课题组基于自主创新的平面固-液-固（IPSLS）纳米线生长模式，首次实现了在柔性聚酰亚胺（PI）基板上直接低温（200℃）生长超细晶硅纳米线（平均直径44±5 nm），并集成高性能硅纳米线薄膜晶体管阵列。这项技术解决了如何将晶硅电子直接集成到柔性衬底上的关键难题，实现了硅纳米线在低成本柔性基板上原位生长和晶体管集成。所制备的晶体管在无封装保护的情况下，可在空气中稳定工作超过10个月，并在6.5 mm弯曲半径下承受连续弯折10,000次，其电流开关比为~5×10⁵。这为实现高性能柔性电子的直接规模化集成提供了关键的技术支撑。此项技术有望广泛应用于柔性拉伸显示、智能电子皮肤等前沿领域，为下一代高性能、可集成的柔性系统提供了可靠的技术平台。
近期，该项研究成果以“Direct Growth and Integration of Silicon Nanowire Transistors on Polymer Substrates”为题发表于《ACS Applied Materials & Interfaces》杂志上。南京大学电子科学与工程学院博士后宋晓攀和博士研究生范俊宇为共同第一作者，南京大学电子科学与工程学院余林蔚教授和苏州大学未来科学与工程学院王胜老师为共同通讯作者。该工作的开展得到了南京大学陈坤基教授，徐骏教授，王军转教授与苏州大学孙斌老师的支持，受到国家重点研发计划、国家自然科学基金杰出青年基金、国家自然科学基金、江苏省自然科学基金、江苏省卓越博士后、中国博士后特别资助及博士后面上项目等基金的大力资助，在此一并表示衷心的感谢！
论文信息：
Direct Growth and Integration of Silicon Nanowire Transistors on Polymer Substrates.
Xiaopan Song#, Junyu Fan#, Bin Sun, Yang Gu, Sheng Wang*, Junyang An, Duanwangde Liu, Junzhuan Wang, Linwei Yu*
Corresponding Author: Sheng Wang, Linwei Yu
文章链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.5c11278
ACS Appl. Mater. Interfaces, DOI: 10.1021/acsami.5c11278 (2025)
前期相关工作：
1.Highly Stretchable High-Performance Silicon Nanowire Field Effect Transistors Integrated on Elastomer Substrates. Xiaopan Song, Ting Zhang, Lei Wu, Ruijin Hu, Wentao Qian, Zongguang Liu*, Junzhuan Wang, Yi Shi, Jun Xu, Kunji Chen, Linwei Yu*, Adv. Sci. 9 (2022) e2105623.
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4.Ultracompact single-nanowire-morphed grippers driven by vectorial Lorentz forces for dexterous robotic manipulations. Jiang Yan, Ying Zhang, Zongguang Liu,Junzhuan Wang, Jun Xu*, Linwei Yu*, Nat. Commun. 14 (2023) 3786.
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6.Flexible silicon for high-performance photovoltaics, photodetectors and bio-interfaced electronics. Shuyi Wang, Xiaopan Song*, Jun Xu*, Junzhuan Wang, Linwei Yu*, Mater. Horiz. (2025) DOI: 10.1039/d4mh01466a.
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8.Highly Sensitive Ammonia Gas Detection at Room Temperature by Integratable Silicon Nanowire Field-Effect Sensors. Xiaopan Song, Ruijin Hu, Shun Xu, Zongguang Liu*, Junzhuan Wang, Yi Shi, Jun Xu, Kunji Chen, Linwei Yu*, ACS Appl. Mater. Interfaces 13 (2021) 14377-14384.