基础信息
期刊：《Small》（Wiley 顶级纳米工程 SCI 期刊）
发表时间：2025 年 9 月 1 日在线首发
依托单位：上海科技大学物质科学与技术学院
作者团队：第一作者张悦琪，殷钰祥、刘世荣等共同作者，冯继成教授为通讯作者
期刊影响因子：2025 年 IF≈15.1，属于纳米材料一区 TOP 期刊，是微纳器件领域权威成果发表载体
传统自上而下光刻工艺在 10nm 以下三维器件制造存在成本高、材料兼容性差等瓶颈；液相自组装方案又受有机配体污染制约，晶体管迁移率、开关比大幅衰减。
上科大冯继成老师团队创新性开发全干法气相 3D 纳米打印技术，无需溶剂、无表面稳定剂，一次性制备 Si、Ge、In₂O₃、GaAs 等多品类 5nm 高纯半导体颗粒，
电场引导精准组装场效应晶体管，器件开关比达 1211、载流迁移率 8.33 cm²V⁻¹s⁻¹，性能媲美传统光刻器件。
上海沛沅仪器产的PLUTO-T型桌面型等离子清洗机参与了实验过程.
PLUTO-T 等离子清洗机在实验流程的作用
1. 基底预处理，消除界面污染根源
硅 / 氧化硅晶圆基底在空气存放、转运中会附着油污、有机挥发物与原生氧化层，直接沉积纳米颗粒会形成绝缘界面层，阻断载流传输。PLUTO 设备通入 O₂等离子体，高能氧
自由基分解有机杂质；搭配 Ar 离子物理轰击剥离纳米颗粒粉尘，全程无湿法化学残留，大幅提升半导体纳米颗粒与栅介质基底的界面结合力，是器件高迁移率的基础保障。
2. 气相纳米颗粒合成等离子源
论文中 “人工闪电等离子体” 纳米颗粒合成单元依托 PLUTO 射频等离子模块实现。设备 13.56MHz 稳定射频电离惰性载气，精准调控形核动力学，生成无配体、单分散 5nm
半导体纳米晶，规避液相合成配体包覆缺陷，解决 GaAs、SiC 等易氧化敏感材料制备难题，保证纳米材料本征电学性能不受杂质干扰。
3. 器件组装后界面活化与缺陷修复
气相电场打印完成纳米沟道后，PLUTO 低损伤等离子轻度刻蚀，调控颗粒间烧结界面，消除颗粒间隙绝缘缺陷；同时活化颗粒表面悬挂键，促进纳米晶界面融合，降低沟道载流
散射中心，直接提升晶体管开关性能与稳定性。区别于湿法退火，等离子低温处理不会破坏精细纳米三维结构。
4. 刻蚀剥离辅助，精准定义器件沟道
实验利用 PLUTO -T的RIE 刻蚀作用，选择性刻蚀多余纳米堆积层，实现 < 10nm 高精度沟道图形化，替代高成本电子束光刻，大幅降低小批量科研器件制备门槛。
