透明導體（TCs）已成為現代光電子產品（如發光二極管（LED）、觸摸屏和可穿戴電子產品）不可或缺的組成部分。目前，傳統的銦錫氧化物（ITO）由于具有高的導電性和透射率（90%透射率時為10Ω/sq），占據了絕大部分的市場份額（>90%）。然而，由于ITO固有的機械脆弱性、高成本濺射工藝、地球上的銦儲量低，使得其在TCs工業中的主導地位嚴重削弱。因此，各種各樣的材料，如金屬納米線（NWs）網絡、石墨烯（GR）、碳納米管和導電聚合物等，已經被廣泛研究以取代ITO作為下一代TCs。在金屬納米線中，雖然銀（Ag）具有較好的導電性，但銅的價格比銀便宜100倍，其導電率僅比銀低6%。此外，銅納米系統網絡具有低加工成本、低片電阻、高透光率和高機械強度，這使得它在不久的將來成為取代ITO有希望的候選者之一。

穩定性是光電子器件和TCs器件重要的性能要求之一。一般來說，設備的實際工作狀態并不是那么理想和純凈。這些嚴格條件可能包括高電流、高溫、高機械強度、高光強度或高頻率。然而，Cu-NWs-TCs在環境氣氛下的快速氧化、酸堿溶液中的腐蝕和高溫下的熔化成為制約其應用的主要缺點。為了解決這些問題，人們開發了GR、氧化石墨烯（GO）、金屬、金屬氧化物和聚合物作為保護層來提高Cu-NWs的穩定性，并報道了GR涂層在LED器件中的實際應用。但在光電器件的外部環境和內部環境等環境條件下，其長期穩定性仍不理想。近年來，二維六方氮化硼（h-BN）以其高機械強度、高導熱性、平面蜂窩狀結構和原子厚度/光滑度等**性能，引起了人們的廣泛關注。原子蜂窩狀結構是由硼和氮原子的強共價鍵構成的，能**地抵抗氣體或液體分子的滲透。因此，其**的化學穩定性和高溫（800 ℃）下的抗氧化性甚至優于GR。先前的報道顯示h-BN殼在金屬納米粒子和納米晶上的包封作用。將Pt和PtRu合金納米粒子包裹在幾層h-BN殼層中形成核殼催化劑，可以**緩解CO中毒問題，增強燃料電池的電催化反應。因此，二維h-BN層與金屬納米粒子和納米晶緊密結合，展現出了其**的抗氧化能力，可以提高其在各種性能上的穩定性。

由于美觀和功能的原因，玻璃墻和玻璃窗在現代建筑中的應用越來越多。供暖、通風和空調系統幾乎占建筑物能耗的一半，通常需要通過透明的墻壁和窗戶來補償能量損失。在現代建筑中，能量消耗主要是通過窗戶對波長小于5 μm的中紅外（mid-IR）光進行熱輻射，而波長大于5 μm的中紅外（mid-IR）光可以被傳統玻璃窗部分吸收，再次轉化為熱輻射。雖然用真空鍍銀技術制備了高反射率、低發射率的鍍銀玻璃，以取代傳統的玻璃窗，但其**的價格嚴重制約了其應用。因此，具有低成本、可調光學和熱性能的智能玻璃對于保護個人隱私和節約現代建筑內的輻射能量是必不可少的。

近日，廈門大學蔡端俊教授、李森森教授（共同通訊作者）等人報道了六方氮化硼鈍化技術并制備出了超穩定的、選擇性透明的銅納米線導體。作者采用低壓化學氣相沉積法，在Cu-NWs網絡側壁上外延生長少量原子層的六方氮化硼（h-BN）保護層，使其在高溫（真空900 ℃）、高濕度（95% RH）和強堿/強酸/氧化劑溶液（NaOH/H₂O₂）下皆可獲得**的穩定性。而且，所制備出Cu@h-BN的光學和電學性能與原Cu NWs基本相同（如高透光率（~93%）和高導電率（60.9 Ω/sq））。更有趣的，該透明電極具有可見光和紅外光的選擇透過性，基于Cu@h-BN納米線網絡和液晶技術，作者成功地制備了一種新型智能隱私玻璃，它可以控制玻璃能見度由透明到不透明的快速切換（0.26 s）；同時，利用Cu@h-BN納米線**阻擋中紅外光，可屏蔽輻射熱，達到節能的目的和實現防止紅外監控的功能。將成為未來智能建筑的黑科技組件之一。作者指出，該種Cu@h-BN核殼納米結構的精密工程在未來高性能電子和光電子器件中有著廣泛的應用。相關成果以“Cu Nanowires Passivated with Hexagonal Boron Nitride - An Ultra-Stable, Selectively Transparent Conductor”發表于ACS Nano上。

本文提出了一種簡單、可控的低壓化學氣相沉積（LPCVD）方法在Cu-NWs層上外延生長二維h-BN殼層。作者采用溶液法合成了**（~18 nm）和超長（>40 μm）銅納米線。為氣相沉積制備**2dh-B N殼層，作者設計了一種磁控銅膜技術和B/N前驅體快速供給方案。所得到的Cu@h-BN納米晶具有高的長徑比（>1400），平均直徑為28±2 nm，高的光學透過率（550 nm時大于93%）和高的導電率（60.9 Ω/sq）。重要的是，其在高溫（真空900 ℃）、高濕度（95% RH）和強堿、強酸或氧化劑溶液下獲得了**的熱穩定性和化學穩定性。作者還基于Cu@h-BNNWsTCs和PDLC成功地制作了一種雙模智能隱私玻璃，實現了光、熱信號的靈活控制和交換。作者認為，通過這種技術，h-BN或其它二維材料可以通過直接封裝和與Cu-NWs的緊密結合得到更為靈活地展現出**性能，其有望在**光電器件和現代智能建筑中得到廣泛的應用。

文獻鏈接：Cu Nanowires Passivated with Hexagonal Boron Nitride - An Ultra-Stable, Selectively Transparent Conductor（ACS Nano,2020.,DOI:10.1021/acsnano.0c00109）

廈門大學蔡端俊教授研究組，長期致力于金屬納米線材料、二維半導體薄層、深紫外（DUV）半導體LED器件、智能可穿戴傳感器件之研發。在該領域獲得了一系列成果，成功合成世界上很細的銅米線（< 16 nm）并實現功函數可調的深紫外透明電極應用，實現3D石墨烯包裹銅米線合成及全透明LED芯片制備，實現一鍋法快速核殼合金Cu納米線網絡制備，成功制備超大面積二維單原子層h-BN薄膜（> 25 inch）并實現p型電導摻雜，提出非對稱超薄AlN/GaN超晶格人工結構并實現了深紫外發光的各向同性化調制。

參考文獻:

[1] Journal of Physical Chemistry Letters 11, 2559-2569 (2020).

[2] Scientific Reports 8, 13721 (2018).

[3] ACS Applied Materials & Interfaces 8, 28709 (2016).

[4] Nanoscale 10, 4361-4369 (2018).

[5] Scientific Reports 6, 34766 (2016).

[6] Nanoscale 7, 10613–10621 (2015).

[7] Scientific Reports 3, 2323 (2013).

[8] Laser & Photonics Reviews 7, 572 (2013).