Lepljiv UV-občutljiv trak olajša prenos 2D materiala – Physics World

Nova vrsta lepilnega traku, ki je občutljiv na ultravijolično svetlobo, omogoča lažji in cenejši prenos dvodimenzionalnih materialov, kot je grafen, na različne površine. Po besedah ​​razvijalcev s sedežem na Japonskem bi lahko nova tehnika trakov spremenila prenos 2D materialov in nas približala integraciji takšnih materialov v naprave.

2D materiali so osnova številnih naprednih elektronskih in optoelektronskih naprav. Ker pa so debeli le nekaj atomov, je te materiale težko prenesti na površine naprave. Sedanje metode so zelo zapletene in pogosto vključujejo jedkanje podlage z jedkimi kislinami. Izjemna tankost materialov tudi pomeni, da pogosto potrebujejo polimerno folijo, ki jih podpira med postopkom izdelave. Ta film je treba naknadno odstraniti s topilom, kar je dolgotrajno in drago ter lahko poškoduje material z vnosom neželenih napak, ki poslabšajo njegove elektronske in mehanske lastnosti.

Nov funkcionalni trak

Raziskovalci pod vodstvom Hiroki Ago of Univerza Kyushu pravijo, da so zdaj našli alternativno rešitev. Nov funkcionalni trak, ki ga je ekipa razvila s pomočjo umetne inteligence (AI), je izdelan iz poliolefinskega filma in tanke lepilne plasti. Preden je trak izpostavljen UV-svetlobi, kaže močne van der Waalsove interakcije z grafenom (2D oblika ogljika) in se nanj prilepi. Po izpostavljenosti UV-žarkom te interakcije oslabijo, tako da se lahko grafen zlahka sprosti in prenese na ciljno površino. Trak se tudi nekoliko otrdi po izpostavitvi UV žarkom, zaradi česar je še lažje odlepiti grafen z njega.

Delo v sodelovanju s strokovnjaki iz japonskega proizvodnega podjetja Nitto Denko, so raziskovalci nato razvili prenosne trakove za druge tehnološko pomembne 2D materiale. Ti vključujejo heksagonalni borov nitrid (hBN), ki se včasih imenuje beli grafen ali "grafenov bratranec", in dihalkogenide prehodnih kovin (TMD), ki obetajo post-silicijevo elektroniko. Na slikah, pridobljenih z optičnimi mikroskopi in mikroskopi na atomsko silo, so bile površine teh materialov po prenosu traku bolj gladke in so vsebovale manj napak kot tiste, prenesene z običajnimi pristopi.

Fleksibilen in enostaven za rezanje na želeno velikost

Ker je UV-trak fleksibilen in ga (za razliko od zaščitnih polimernih filmov) po prenosu ni treba odstraniti z organskimi topili, ga je mogoče uporabiti s substrati, ki so ukrivljeni ali občutljivi na takšna topila, kot je plastika. Ago meni, da bi to lahko razširilo aplikacije traku, in on in njegovi kolegi so to dokazali z izdelavo plastične naprave, ki uporablja grafen za zaznavanje teraherčnega sevanja. "Takšna naprava bi lahko bila obetavna za medicinsko slikanje ali varnost na letališču, saj lahko to sevanje prehaja skozi predmete, tako kot rentgenski žarki," pojasnjuje.

Tudi UV trak je enostavno razrezati na zahtevano velikost, kar olajša prenos prave količine 2D materiala. Ta postopek "izreži in prenesi", kot ga imenujejo raziskovalci, bo zmanjšal količino odpadkov in zmanjšal stroške.

Sodelovanje, ki je obstalo

Pred razvojem novega traku je Agova raziskovalna skupina več kot 10 let delala na kemičnem naparjevanju kot sredstvu za sintezo visokokakovostnega grafena, hBN in TMD. V tem času, pravi, je veliko raziskovalcev zahtevalo njihove vzorce, vendar je večina od njih imela težave pri prenosu teh 2D materialov na svoje podlage. »Zato sem pomislil: kaj pa, če bi ta prenos zlahka opravili sami? Zato smo začeli poskušati izdelovati trakove z 2D materiali,« pravi Ago.

Za napredek tehnike je Ago sodeloval z Nitto Denko, ki izdeluje široko paleto lepilnih trakov. Ker so se ti trakovi pogosteje uporabljali za debele materiale, kot je papir, je sodelovanje sprva težko, vendar se je njihovo delo obrestovalo: "Po obsežnih raziskavah nam je končno uspelo razviti UV trakove in postopke prenosa, primerne za čist prenos 2D materialov," Ago pove Svet fizike.

K obsežnim proizvodnim procesom 2D materialov

Ago pravi najbolj neposredno uporabo tehnike, ki jo ekipa opisuje v Naravna elektronika, bi ga vključili v obsežne proizvodne procese za 2D materiale. Od tam dodaja: »Osebno pričakujem razvoj najsodobnejših naprednih naprav z našim prenosom UV trakov, saj lahko prenašamo različne vrste 2D materialov in te materiale celo zlagamo skupaj v različne usmeritve, proces, ki omogoča nastanek novih elektronskih lastnosti«.

Čeprav je postopek prenosa relativno gladek, Ago in sodelavci priznavajo, da povzroča nekaj gub in mehurčkov v 2D materialih. Delajo na izboljšavah sestave lepilne plasti, ki bi lahko pomagale rešiti to težavo. Drug poudarek na izboljšavah je povečanje velikosti prenesenih 2D materialov nad 4-palčne (102 mm) rezine, ki jih trenutno uporabljajo.

"Prav tako želim razviti izdelavo bolj sofisticiranih naprav z uporabo različnih vrst 2D materialov in UV trakov," razkriva Ago. "To bi lahko bistveno spremenilo način proizvodnje elektronskih in fotonskih naprav." Nadaljnje sodelovanje z akademskimi krogi in industrijo bi lahko ekipi omogočilo, "da izboljša to edinstveno tehniko prenosa traku in pospeši realizacijo komercialnih izdelkov z uporabo 2D materialov".

• Distribucija vsebine in PR s pomočjo SEO. Okrepite se še danes.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Opolnomočite se. Dostopite tukaj.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Razširjeno znanje. Dostopite tukaj.
• PlatoESG. Ogljik, CleanTech, Energija, Okolje, sončna energija, Ravnanje z odpadki. Dostopite tukaj.
• PlatoHealth. Obveščanje o biotehnologiji in kliničnih preskušanjih. Dostopite tukaj.
• vir: https://physicsworld.com/a/sticky-uv-sensitive-tape-makes-2d-material-transfers-easier/