纳米线传感器来了，传感芯片还会远吗(2)

然而，惠普公司纳米线桥接生长方案并未获得推广。因该方法纳米线在生长过程中，通常会在凹槽底部沉积一层多晶膜（寄生沉积层），该寄生沉积层会产生较大旁路电流，极大劣化纳米线器件的性能。

为此，黄辉团队首次研究了纳米线桥接生长中的寄生沉积效应，发明了一种桥接生长方法，结合气流遮挡效应与表面钝化效应，解决寄生沉积问题。研究人员采用新的刻槽方案和凹槽结构，避免凹槽底部的材料沉积，实现纳米线的桥接生长。

黄辉告诉记者：“采用GaN缓冲层，通过调节纳米线的生长条件，如气流、催化剂、温度梯度等，可改变纳米线生长位置、方向、直径以及长度，从GaN纳米线、纳米针至微米柱，实现纳米线的可控生长。”

据悉，GaN材料是第三代半导体，具有优异的稳定性和生物兼容性，可耐高温、抗氧化、耐酸碱腐蚀，适用于严酷环境下液体和气体样品的检测。“实验证明氢氟酸环境下腐蚀48小时，未对GaN纳米线电阻产生影响，其应用领域非常广泛。”黄辉说。

在此基础上，团队研制出了集成纳米线气体传感器——GaN纳米线气体传感器。经检测，该传感器可在室温下工作，8个月电阻变化率<0.8%，且NO2检测限为0.5ppb，具有高稳定性、低功耗以及高灵敏度等特点。

忻向军表示，该技术首次实现了“无漏电流”GaN桥接纳米线，研制出的GaN纳米线气体传感器将推动传感芯片的发展。

传感芯片即将到来

微纳传感器属于颠覆性技术，蕴含巨大的创新与市场空间。近年来，微纳传感器已成为政府及社会资金投资的热点领域之一。“微钠传感器与物联网、5G的发展关系密切，在手机、汽车、医疗和消费领域得到广泛应用，它的发展形势一片大好。”忻向军说。

美国密歇根大学电子和计算机工程系系主任表示，以前传感器需要三大组件：电子器件、无线组网系统、无线网络系统。未来，传感器和传感器应用将无处不在，当它们组合成网络后，便可以通过微纳传感器，在很小的环境中达成更好的传感器网络。

“可能仅仅1毫米就可以装载数百万个传感器，这样的设备能够提供非常微型的芯片，能够非常准时、及时、准确地监测数据，这将帮助我们在当前不同的能源系统、电能系统中发挥作用。”Khalil Najaf说。

黄辉表示，团队下一步将着力研制功耗更低、体积更小的GaN纳米线气体传感器，并尝试做成传感芯片。“最理想的情况是与集成电路芯片做在一起，感知、控制、处理信号完美结合，能得到更广泛的应用。”

对此，忻向军指出，传感芯片具有很好的发展前景和巨大潜力，值得研发推广。同时他建议，传感芯片技术一旦成熟，应迅速与行业内专业人士合作推广，抢占先机。