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內容概覽

現有技術缺點

生長窗口窄：傳統CVD對前驅體配比、溫度敏感，參數調控容錯率低。

形貌難控：易團聚、厚度不均，難以獲得高長徑比納米帶。

轉移困難：傳統CVD生長的納米帶與基底結合緊密，難以無損轉移至柔性基底。

文章亮點

乙醇輔助CVD：通過前驅體漿料控制金屬源釋放，實現140μm長、10nm厚TiS3納米帶可擴展生長。

垂直排列結構：納米帶垂直基底生長，支持瞬時粘附轉移，適配柔性器件。

寬溫域穩定電導：室溫電導率3.1×10? S/m，80-593K性能穩定；柔性傳感器靈敏度135.3，耐773K高溫。

應用場景

柔性傳感：實時監測人體運動/溫度，抗形變干擾。

高溫電子：航空航天部件健康監測，耐極端溫度。

納米互連：單根納米帶作導線，提升集成密度。

總結

在本研究中，作者展示了一種乙醇輔助的CVD方法，用于可擴展地生長TiS3納米帶。該方法結合乙醇與TiCl4和硫粉，形成鈦源前驅體，從而實現了高產率的TiS3納米帶，其厚度低至10納米，長度達到微米級（140±30微米，縱橫比約為260）。此外，這些納米帶在基底上表現出外延垂直排列，便于靈活轉移至任意目標基底。單根TiS3納米帶在80至593 K的溫度范圍內展現出高電導率（σ293 K = 3.1 × 10^4 S/m）。基于TiS3納米帶網絡的柔性應變傳感器顯示出高達135.3的靈敏度因子，寬廣的應變檢測范圍（40–7400 με），以及對高達773 K溫度的強耐受性。該策略為TMTCs的合成提供了一條獨特路徑，為高性能柔性電子設備的發展提供了重要的材料支持。

02

圖文簡介

圖 1 TiS3 納米帶的生長與形態。(a) 合成過程的示意圖。 (b) 覆蓋有 TiS3 納米帶的 SiO2/Si 基底的照片。 (c,d) TiS3 納米帶的平鋪視圖和側視圖掃描電子顯微鏡 (SEM) 圖像。 (e) TiS3 的晶體結構。 (f,g) 典型 TiS3 納米帶的明場、暗場光學圖像及 SEM 圖像。 (h) 對應于 (g) 中虛線框區域的 TiS3 納米帶的 SEM 圖像。 (i,j) 對應于 (g) 中虛線框區域的 TiS3 納米帶的原子力顯微鏡 (AFM) 拓撲圖和剖面圖。比例尺： (b) 為 1 cm， (c,d,i) 為 5 μm， (f,g) 為 10 μm， (h,i) 為 1 μm。

圖2 TiS3納米棒的組成和結構分析。(a) 合成的單個TiS3納米棒的透射電子顯微鏡(TEM)圖像。(b) TiS3納米棒的高角度環形暗場(HAADF)TEM圖像及相應的能譜分析(EDS)。 (c–e) 分別沿[001]區軸觀察的TiS3納米棒的選區電子衍射(SAED)、高分辨率透射電子顯微鏡(HRTEM)和HAADF-掃描透射電子顯微鏡(STEM)圖像。(f,g) 分別沿[100]區軸觀察的TiS3納米棒的HRTEM圖像及相應的快速傅里葉變換(FFT)圖案。(h) 新鮮TiS3納米棒及保存8個月和12個月的TiS3納米棒的拉曼光譜。比例尺：在(a)中為100納米，在(b)中為50納米，在(c–g)中為5 1/nm，在(e)中為2納米，在(d–f)中為5納米。

圖3 合成的TiS3納米棒的瞬時粘附轉移。(a,b) 利用低粘附性和高粘附性基底操控豎立的TiS3納米棒陣列的干轉移過程工作流程。(c) 轉移到各種粘附基底上的TiS3樣品的明場和暗場光學圖像。比例尺：100 μm。

圖4 轉移的TiS3納米棒的溫度依賴電特性。(a) TiS3納米棒基場效應晶體管（FET）的示意圖，配有鉻/金接觸和相應的光學圖像。比例尺：20微米。 (b) 在室溫（293 K）下，TiS3 FET的輸出曲線，Vgs范圍為?70至70 V。 (c) 在Vds = 0.5 V下，TiS3 FET的轉移特性。 (d) 從80 K到593 K的TiS3納米棒的溫度依賴輸出曲線，Vgs = 0 V。 (e) 在Vds = 0.5 V下，TiS3納米棒的溫度依賴轉移曲線。 (f) 從(e)中提取的TiS3納米棒的電流-溫度曲線。插圖顯示在Vgs = 0 V下，隨溫度變化的導電性變化。

圖5 TiS3納米條柔性應變傳感器的電機械行為（彎曲測試頻率：0.19 Hz）。(a) TiS3納米條柔性傳感器及其雙向彎曲機制的示意圖。(b) 在室溫下，基于PI膠帶基底制造的TiS3柔性應變傳感器在向后彎曲時的電響應。插圖顯示了傳感器在250 με應變水平下的響應。(c) 與(b)對應的應變依賴傳感響應和增益因子(GF)。(d,e) 向前彎曲響應及其應變依賴特性。(f) 在293至773 K溫度范圍內，基于云母基底制造的應變傳感器在向后彎曲時的歸一化電阻。應變范圍為40至365 με。(g,h) 分別與(f)對應的應變依賴傳感響應和增益因子(GF)。

審核編輯 黃宇