Tarttuva UV-herkkä teippi helpottaa 2D-materiaalin siirtoa – Physics World

Uudenlainen ultraviolettivalolle herkkä teippi tekee kaksiulotteisten materiaalien, kuten grafeenin, siirtämisen eri pinnoille helpompaa ja halvempaa. Japanilaisten kehittäjien mukaan uusi teippitekniikka voisi mullistaa 2D-materiaalin siirron ja tuo meidät lähemmäksi tällaisten materiaalien integrointia laitteisiin.

2D-materiaalit muodostavat perustan monille kehittyneille elektroniikka- ja optoelektronisille laitteille. Koska ne ovat vain muutaman atomin paksuisia, näitä materiaaleja on kuitenkin vaikea siirtää laitteen pinnoille. Nykyiset menetelmät ovat erittäin monimutkaisia ​​ja sisältävät usein substraatin syövyttämistä syövyttävillä hapoilla. Materiaalien äärimmäinen ohuus tarkoittaa myös sitä, että ne tarvitsevat usein polymeerikalvon tukemaan niitä valmistusprosessin aikana. Tämä kalvo on poistettava myöhemmin liuottimella, mikä on aikaa vievää ja kallista ja voi vahingoittaa materiaalia aiheuttamalla ei-toivottuja vikoja, jotka heikentävät sen elektronisia ja mekaanisia ominaisuuksia.

Uusi toimiva nauha

Tutkijat johdolla Hiroki sitten of Kyushun yliopisto sanovat nyt löytäneensä vaihtoehtoisen ratkaisun. Uusi toiminnallinen teippi, jonka tiimi kehitti tekoälyn (AI) avulla, on valmistettu polyolefiinikalvosta ja ohuesta liimakerroksesta. Ennen kuin se altistuu UV-valolle, nauhalla on vahva van der Waalsin vuorovaikutus grafeenin (hiilen 2D-muoto) kanssa ja se tarttuu siihen. UV-altistuksen jälkeen nämä vuorovaikutukset heikkenevät niin, että grafeeni voidaan helposti vapauttaa ja siirtää kohdepinnalle. Teippi myös jäykistyy hieman UV-altistuksen jälkeen, mikä helpottaa grafeenin irrottamista siitä.

Työskentelen yhteistyössä japanilaisen valmistusyrityksen asiantuntijoiden kanssa Nitto Denko, tutkijat kehittivät sitten siirtoteippejä muille teknisesti tärkeille 2D-materiaaleille. Näitä ovat kuusikulmainen boorinitridi (hBN), jota joskus kutsutaan valkoiseksi grafeeniksi tai "grafeenin serkkuksi", ja siirtymämetallien dikalkogenidit (TMD:t), jotka osoittavat lupaavia piin jälkeistä elektroniikkaa. Optisilla ja atomivoimamikroskoopeilla saaduissa kuvissa näiden materiaalien pinnat näyttivät nauhan siirron jälkeen sileämmiltä ja niissä oli vähemmän vikoja kuin perinteisillä lähestymistavoilla siirretyissä.

Joustava ja helposti leikattava mittoihin

Koska UV-teippi on joustava ja (toisin kuin suojaavat polymeerikalvot) sitä ei tarvitse poistaa orgaanisilla liuottimilla siirron jälkeen, sitä voidaan käyttää kaarevien tai sellaisille liuottimille herkkien alustojen, kuten muovien, kanssa. Ago uskoo, että tämä voisi laajentaa nauhan sovelluksia, ja hän ja hänen kollegansa osoittivat tämän tekemällä muovilaitteen, joka käyttää grafeenia terahertsisäteilyn aistimiseen. "Tällainen laite voisi olla lupaava lääketieteellisen kuvantamisen tai lentokentän turvallisuuden kannalta, koska tämä säteily voi kulkea esineiden läpi, aivan kuten röntgensäteet", hän selittää.

UV-teippi on myös helppo leikata haluttuun kokoon, jolloin juuri oikean määrän 2D-materiaalia on helpompi siirtää. Tämä "leikkaa ja siirrä" -prosessi, kuten tutkijat sitä kutsuvat, minimoi jätteen ja alentaa kustannuksia.

Yhteistyö, joka jumissa

Ennen uuden nauhan kehittämistä Agon tutkimusryhmä työskenteli yli 10 vuotta kemiallisen höyrypinnoituksen parissa keinona syntetisoida korkealaatuista grafeenia, hBN:ää ja TMD:itä. Hänen mukaansa tuona aikana monet tutkijat pyysivät näytteitään, mutta useimmilla heistä oli ongelmia näiden 2D-materiaalien siirtämisessä substraateilleen. ”Siksi ajattelin: entä jos he voisivat helposti tehdä tämän siirron itse? Tästä syystä aloimme kokeilla 2D-materiaalinauhojamme”, Ago kertoo.

Tekniikan edistämiseksi Ago teki yhteistyötä Nitto Denkon kanssa, joka valmistaa monenlaisia ​​teippejä. Koska näitä teippejä käytettiin useammin paksuihin materiaaleihin, kuten paperiin, yhteistyö oli aluksi vaikeaa, mutta työ kannatti: ”Laajan tutkimuksen jälkeen onnistuimme lopulta kehittämään UV-teippejä ja siirtoprosesseja, jotka soveltuvat 2D-materiaalien puhtaaseen siirtoon.” Ago kertoo Fysiikan maailma.

Kohti suuria 2D-materiaalien valmistusprosesseja

Ago sanoo tekniikan suorimman sovelluksen, jota tiimi kuvaa Luontoelektroniikka, olisi integroida se suuriin 2D-materiaalien valmistusprosesseihin. Sieltä hän lisää: "Odotan henkilökohtaisesti huippuluokan edistyneiden laitteiden kehittämistä UV-nauhan siirtomme avulla, koska voimme siirtää erilaisia ​​2D-materiaaleja ja jopa pinota nämä materiaalit yhteen. eri suuntauksia, prosessi, joka mahdollistaa uusien elektronisten ominaisuuksien syntymisen"

Vaikka siirtoprosessi on suhteellisen sujuvaa, Ago ja kollegat myöntävät, että se aiheuttaa ryppyjä ja kuplia 2D-materiaaleihin. He pyrkivät parantamaan liimakerroksen koostumusta, mikä saattaa auttaa ratkaisemaan tämän ongelman. Toinen parannuskohde on siirtää siirrettävien 2D-materiaalien kokoa nykyisten 4 tuuman (102 mm) kiekkojen yli.

"Haluan myös kehittää kehittyneempien laitteiden valmistusta erilaisilla 2D-materiaaleilla ja UV-teipeillä", Ago paljastaa. "Nämä voivat muuttaa merkittävästi tapaa, jolla elektronisia ja fotonisia laitteita tuotetaan." Hänen mukaansa yhteistyö korkeakoulujen ja teollisuuden kanssa voisi antaa tiimille mahdollisuuden "parantaa tätä ainutlaatuista nauhansiirtotekniikkaa ja edistää kaupallisten tuotteiden toteuttamista 2D-materiaaleilla".

• SEO-pohjainen sisällön ja PR-jakelu. Vahvista jo tänään.
• PlatoData.Network Vertical Generatiivinen Ai. Vahvista itseäsi. Pääsy tästä.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Tietoa laajennettu. Pääsy tästä.
• PlatoESG. hiili, CleanTech, energia, ympäristö, Aurinko, Jätehuolto. Pääsy tästä.
• PlatonHealth. Biotekniikan ja kliinisten kokeiden älykkyys. Pääsy tästä.
• Lähde: https://physicsworld.com/a/sticky-uv-sensitive-tape-makes-2d-material-transfers-easier/