如今人们的生活节奏在加快，对电子设备的要求也越来越高。各种新款电子设备都在变着法子表明自己功能更强大、体型更轻薄。然而，电子设备的功能越丰富、性能越强大，意味着这些设备单位体积中容纳的电子元件数目越多；体型越小意味着这些电子元件功能单元的体积越来越小。
就像我们每天都使用的手机，它的中央处理器（CPU）中包含了数十亿个晶体管单元；手机相机成像芯片可以达到几千万甚至上亿像素，里面的感光灵敏元达到了上亿数目；手机的存储容量也已达到几百GB，甚至TB），同样包含了数亿计的存储功能单元。
可预期的未来，需要在更小的面积集成更多的电子元件。针对这种需求，厚度仅有0.3至几纳米（头发丝直径几万分之一）的低维材料应运而生。这类材料可以比作超薄的纸张，只是比纸薄很多，可以用于制备纳米级别厚度的电子器件。从材料到器件，现有的制备工艺需要经过十分繁琐复杂的工艺过程，这对快速筛选适合用于制备电子器件的低维材料极为不利。
图1、各类电子和光电子器件（图片来源于网络）
近日，中科院上海技术物理研究所科研人员研发出了一种简单的制备低维半导体器件的方法——用“纳米画笔”勾勒未来光电子器件。由于二维材料如同薄薄的一张纸，它的性质很容易受到环境影响。利用这一特性，研究人员在二维材料表面覆盖一层铁电薄膜，使用纳米探针施加电压在铁电材料表面扫描，通过改变对应位置铁电材料的性质来实现对二维材料性质的精准操控。当设计好器件功能后，科研人员只需发挥想象，使用纳米探针“画笔”在铁电薄膜“画布”上画出各种各样的电子器件图案，利用铁电薄膜对低维半导体材料物理性质的影响，就能制成所需的器件。
实际实验操作中，“画笔”是原子力显微镜的纳米探针，它的作用就相当于传统晶体管的栅电极，可以用来加正电压或负电压。但不同于传统栅电极，原子力显微镜的针尖是可以任意移动的，如同一支“行走的画笔”，在水平空间上可以精确“画出”纳米尺度的器件。在这个过程中，研究人员通过控制加在针尖上电压的正负性，就能轻易构建各种电子和光子器件，比如存储器、光探测器、光伏电池等等。
