综述：基于半导体的晶圆级高度有序金属纳米结构阵列在可持续能源与传感技术中的应用

这篇综述系统评述了2021-2025年间通过光刻（Photolithography）与溅射沉积（PVD）技术制备晶圆级金属纳米结构阵列（MeNTA/MM/MPA）的创新方法，重点突出其几何可调性（圆形/三角形/菱形截面）、生态友好性（低温工艺）及多领域应用潜力，包括表面增强拉曼散射（SERS）生物传感、H2气体检测、锂基电池和摩擦纳米发电机（TENG）等可持续能源技术，为下一代纳米器件开发提供新范式。

　　

MeNTA fabrication
金属纳米管阵列（MeNTA）的制备突破了传统光刻技术的局限性，通过单模板光刻与低温物理气相沉积（PVD）结合，实现了结构参数（如圆形、三角形或菱形截面）的精确调控。相较于化学气相沉积（CVD）和原子层沉积（ALD），该方法显著减少化学试剂消耗，且兼容半导体工艺。MeNTA的高比表面积和机械稳定性使其成为SERS生物传感（如外泌体检测）和H₂气体传感的理想平台，其中Fe₃O₄功能化阵列还可用于磁场传感。

Metal meshes (MM) and metallic pillar arrays (MPA)
金属网格（MM）与金属柱阵列（MPA）通过同一光刻模板衍生，展现出卓越的等离子体效应和机械性能。MM结构在透明导电电极和红外器件中表现优异，而MPA的高密度电活性位点可提升锂基电池和超级电容器的储能效率。实验证明，MPA的几何排列可显著影响其摩擦电输出性能，为TENG设计提供新思路。

Biosensing
纳米结构阵列的物理参数（如间距、高度）直接调控其光学特性。MeNTA可通过填充介质改变折射率，实现无标记光学生物传感。例如，金（Au）或银（Ag）纳米管阵列的LSPR效应可将SERS信号增强10⁶倍，已成功应用于葡萄糖检测和癌症标志物分析。

Far infrared emission devices
金属纳米结构可通过局域表面等离子体共振（LSPR）增强远红外（FIR）辐射效率。周期性等离子体阵列能产生窄带FIR发射，在热疗设备和光谱分析中具有潜在应用。

Challenges and potential
当前纳米阵列制备仍面临精度与成本平衡的挑战。电子束光刻（EBL）虽精度高但耗时昂贵，而全球标准化协议有望推动光刻-溅射沉积技术的规模化应用。未来研究方向包括量子计算超表面集成和柔性电子器件开发。

CRediT authorship contribution statement
第一作者Alfreda Krisna Altama主导了文稿撰写与数据调研，团队其他成员分别参与实验验证（如Fan-Hua Kong的溅射工艺优化）和数据分析（如Kuldeep Kaswan的SERS性能评估）。

Declaration of competing interest
通讯作者Jinn P. Chu声明获得台湾科技部的经费支持，其余作者无利益冲突。

Acknowledgements
研究感谢台湾科技部（NSTC 113-2221-E-011-018）及教育部高等教育深耕计划的资助，Rogabe Sianipar协助了部分实验工作。