Pita perekat sensitif UV membuat transfer material 2D lebih mudah – Dunia Fisika

Pita perekat sensitif UV membuat transfer material 2D lebih mudah – Dunia Fisika

Stempel Waktu: 12 Maret 2024 8


Montase foto menunjukkan materi 2D yang ditransfer dengan selotip ke cangkir kopi; sepotong plastik tipis, fleksibel, dan transparan; dan sepasang kacamata pengaman laboratorium
Terjebak pada Anda: Pita UV baru mampu mentransfer material 2D, termasuk graphene dan logam transisi dichalcogenides seperti MoS2, ke berbagai substrat berbeda, termasuk keramik, kaca dan plastik serta silikon. (Sumber: Ago Lab, Universitas Kyushu)

Pita perekat jenis baru yang peka terhadap sinar ultraviolet membuatnya lebih mudah dan murah untuk mentransfer material dua dimensi seperti graphene ke permukaan berbeda. Menurut pengembangnya yang berbasis di Jepang, teknik pita perekat baru ini dapat merevolusi transfer material 2D, membawa kita lebih dekat untuk mengintegrasikan material tersebut ke dalam perangkat.

Materi 2D menjadi dasar dari banyak perangkat elektronik dan optoelektronik canggih. Namun, karena ketebalannya hanya beberapa atom, bahan ini sulit untuk dipindahkan ke permukaan perangkat. Metode saat ini sangat kompleks dan sering kali melibatkan pengetsaan substrat dengan asam korosif. Bahan yang sangat tipis juga berarti sering kali memerlukan lapisan polimer untuk menopangnya selama proses fabrikasi. Film ini harus dihilangkan dengan pelarut setelahnya, yang memakan waktu dan biaya, serta dapat merusak material dengan menimbulkan cacat yang tidak diinginkan yang menurunkan sifat elektronik dan mekaniknya.

Pita fungsional baru

Peneliti yang dipimpin oleh Hiroki Lalu of Universitas Kyushu mengatakan mereka kini telah menemukan solusi alternatif. Pita perekat fungsional baru, yang dikembangkan tim dengan bantuan kecerdasan buatan (AI), terbuat dari film poliolefin dan lapisan perekat tipis. Sebelum terkena sinar UV, pita perekat tersebut menunjukkan interaksi van der Waals yang kuat dengan graphene (bentuk karbon 2D) dan menempel padanya. Setelah paparan sinar UV, interaksi ini melemah sehingga graphene dapat dengan mudah dilepaskan dan dipindahkan ke permukaan target. Pita perekatnya juga sedikit menegang setelah terpapar sinar UV, sehingga graphene semakin mudah terkelupas.

Bekerja sama dengan para ahli dari perusahaan manufaktur Jepang Nitto Denko, para peneliti kemudian mengembangkan pita transfer untuk material 2D penting secara teknologi lainnya. Ini termasuk boron nitrida heksagonal (hBN), yang kadang-kadang disebut sebagai graphene putih atau “sepupu graphene”, dan logam transisi dichalcogenides (TMDs), yang menjanjikan untuk elektronik pasca-silikon. Dalam gambar yang diperoleh dengan menggunakan mikroskop kekuatan optik dan atom, permukaan bahan-bahan ini setelah transfer pita tampak lebih halus dan mengandung lebih sedikit cacat dibandingkan dengan yang ditransfer menggunakan pendekatan konvensional.

Fleksibel dan mudah dipotong sesuai ukuran

Karena pita UV bersifat fleksibel dan (tidak seperti film polimer pelindung) tidak perlu dihilangkan dengan pelarut organik setelah dipindahkan, pita ini dapat digunakan dengan media yang melengkung atau sensitif terhadap pelarut tersebut, seperti plastik. Ago berpendapat bahwa hal ini dapat memperluas penerapan pita perekat tersebut, dan ia serta rekan-rekannya mendemonstrasikannya dengan membuat perangkat plastik yang menggunakan graphene untuk mendeteksi radiasi terahertz. “Perangkat semacam itu menjanjikan untuk pencitraan medis atau keamanan bandara karena radiasi ini dapat menembus objek, seperti sinar-X,” jelasnya.

Pita UV juga mudah dipotong sesuai ukuran yang diperlukan, membuatnya lebih mudah untuk mentransfer material 2D dalam jumlah yang tepat. Proses “potong dan transfer” ini, demikian para peneliti menyebutnya, akan meminimalkan pemborosan dan mengurangi biaya.

Kolaborasi yang macet

Sebelum mengembangkan pita perekat baru, kelompok penelitian Ago bekerja selama lebih dari 10 tahun pada pengendapan uap kimia sebagai sarana untuk mensintesis graphene, hBN, dan TMD berkualitas tinggi. Selama waktu itu, katanya, banyak peneliti yang meminta sampelnya, namun kebanyakan dari mereka mengalami masalah dalam mentransfer materi 2D tersebut ke substratnya. “Oleh karena itu saya berpikir: bagaimana jika mereka dapat dengan mudah melakukan transfer ini sendiri? Inilah sebabnya kami mulai mencoba membuat kaset materi 2D,” kata Ago.

Gambar menunjukkan langkah-langkah dalam proses transfer kaset. Pita ditempelkan pada graphene yang ditumbuhkan pada film tembaga, sinar UV diaplikasikan, graphene+tape dipisahkan secara elektrokimia dari tembaga, graphene+tape diaplikasikan pada substrat silikon, dan tape dikupas, hanya menyisakan graphene. dan substratnya
Para peneliti dari Universitas Kyushu dan Nitto Denko mengembangkan pita perekat yang mengubah seberapa baik pita perekat tersebut menempel pada bahan 2D sebagai respons terhadap sinar UV. (Sumber: Ago Lab, Universitas Kyushu)

Untuk memajukan tekniknya, Ago berkolaborasi dengan Nitto Denko yang membuat berbagai macam pita perekat. Karena pita perekat ini lebih sering digunakan untuk bahan tebal seperti kertas, kolaborasi ini pada awalnya mengalami kesulitan, namun upaya mereka membuahkan hasil: “Setelah penelitian ekstensif, kami akhirnya berhasil mengembangkan pita UV dan proses transfer yang cocok untuk transfer bersih bahan 2D,” Lalu menceritakan Dunia Fisika.

Menuju proses pembuatan material 2D skala besar

Ago mengatakan penerapan paling langsung untuk teknik ini, yang dijelaskan oleh tim Elektronik Alam, adalah dengan mengintegrasikannya ke dalam proses manufaktur skala besar untuk material 2D. Dari sana, ia menambahkan, “Saya pribadi mengharapkan pengembangan perangkat canggih yang mutakhir dengan transfer pita UV karena kami dapat mentransfer berbagai jenis material 2D dan bahkan menumpuk material tersebut bersama-sama dalam satu wadah. orientasi yang berbeda, suatu proses yang memungkinkan munculnya sifat elektronik baru. "

Meskipun proses transfernya relatif lancar, Ago dan rekannya mengakui bahwa hal ini menghasilkan beberapa kerutan dan gelembung pada material 2D. Mereka sedang berupaya memperbaiki komposisi lapisan perekat yang mungkin dapat membantu mengatasi masalah ini. Fokus perbaikan lainnya adalah meningkatkan ukuran material 2D yang ditransfer melebihi wafer 4 inci (102 mm) yang saat ini mereka gunakan.

“Saya juga ingin mengembangkan pembuatan perangkat yang lebih canggih dengan menggunakan berbagai jenis bahan 2D dan pita UV,” ungkap Ago. “Ini secara substansial dapat mengubah cara produksi perangkat elektronik dan fotonik.” Kolaborasi lebih lanjut dengan akademisi dan industri, katanya, dapat memungkinkan tim “untuk meningkatkan teknik transfer pita unik ini dan mendorong realisasi produk komersial menggunakan bahan 2D”.

Stempel Waktu:

Lebih dari Dunia Fisika