Липка стрічка, чутлива до ультрафіолетового випромінювання, полегшує перенесення 2D-матеріалу – Physics World

Новий тип клейкої стрічки, чутливої ​​до ультрафіолету, полегшує та здешевлює перенесення двовимірних матеріалів, таких як графен, на різні поверхні. За словами японських розробників, нова техніка стрічки може зробити революцію в передачі 2D-матеріалів, наблизивши нас до інтеграції таких матеріалів у пристрої.

2D-матеріали складають основу багатьох передових електронних та оптоелектронних пристроїв. Оскільки вони мають товщину всього в кілька атомів, ці матеріали важко перенести на поверхні пристроїв. Сучасні методи дуже складні і часто включають травлення підкладки корозійними кислотами. Надзвичайна тонкість матеріалів також означає, що їм часто потрібна полімерна плівка для підтримки під час процесу виготовлення. Потім цю плівку потрібно видалити за допомогою розчинника, що займає багато часу та коштує, і може пошкодити матеріал через введення небажаних дефектів, які погіршують його електронні та механічні властивості.

Нова функціональна стрічка

Дослідники під керівництвом о Хірокі Аго of Університет Кюсю кажуть, що тепер знайшли альтернативне рішення. Нова функціональна стрічка, яку команда розробила за допомогою штучного інтелекту (AI), виготовлена ​​з поліолефінової плівки та тонкого клейкого шару. Перед тим, як потрапити під ультрафіолетове світло, стрічка виявляє сильну ван-дер-ваальсову взаємодію з графеном (2D-форма вуглецю) і прилипає до нього. Після впливу УФ-променів ці взаємодії слабшають, тому графен може бути легко вивільнений і перенесений на цільову поверхню. Стрічка також трохи стає жорсткішою після впливу УФ-променів, що спрощує відклеювання графену від неї.

Працюємо у співпраці з фахівцями японської фірми-виробника Нітто ДенкоПотім дослідники розробили стрічки для перенесення інших технологічно важливих 2D-матеріалів. До них відносяться гексагональний нітрид бору (hBN), який іноді називають білим графеном або «двоюрідним братом графену», і дихалькогеніди перехідних металів (TMD), які є перспективними для пост-кремнієвої електроніки. На зображеннях, отриманих за допомогою оптичного та атомно-силового мікроскопів, поверхні цих матеріалів після перенесення на стрічку виявилися більш гладкими та містили менше дефектів, ніж ті, що були перенесені за допомогою звичайних підходів.

Гнучкий і легко розрізається за розміром

Оскільки УФ-стрічка є гнучкою і (на відміну від захисних полімерних плівок) не потребує видалення за допомогою органічних розчинників після перенесення, її можна використовувати з підкладками, які є вигнутими або чутливими до таких розчинників, як-от пластик. Аго вважає, що це може розширити застосування стрічки, і він та його колеги продемонстрували це, створивши пластиковий пристрій, який використовує графен для визначення терагерцового випромінювання. «Такий пристрій може бути перспективним для медичної візуалізації або безпеки аеропорту, оскільки це випромінювання може проходити крізь об’єкти, як і рентгенівські промені», — пояснює він.

УФ-стрічку також легко розрізати до потрібного розміру, що полегшує перенесення потрібної кількості 2D-матеріалу. Цей процес «вирізання та перенесення», як його називають дослідники, мінімізує відходи та зменшить вартість.

Співпраця, яка застрягла

Перед розробкою нової стрічки дослідницька група Аго понад 10 років працювала над хімічним осадженням з парової фази як засобом синтезу високоякісного графену, hBN і TMD. Протягом цього часу, каже він, багато дослідників запитували їхні зразки, але більшість із них мали проблеми з перенесенням цих 2D матеріалів на свої підкладки. «Тому я подумав: а що, якби вони легко змогли зробити цю передачу самі? Ось чому ми почали пробувати створювати наші двовимірні стрічки з матеріалами», — каже Аго.

Щоб удосконалити цю техніку, Ago співпрацює з компанією Nitto Denko, яка виробляє широкий спектр липких стрічок. Оскільки ці стрічки частіше використовувалися для товстих матеріалів, таких як папір, спочатку співпраця була важкою, але їхня робота окупилася: «Після обширних досліджень нам нарешті вдалося розробити УФ-стрічки та процеси перенесення, придатні для чистого перенесення 2D-матеріалів». Аго розповідає Світ фізики.

До широкомасштабних процесів виробництва 2D матеріалів

Аго говорить про найбільш пряме застосування техніки, яку описує команда Електроніка природи, було б інтегрувати його у великомасштабні виробничі процеси для 2D матеріалів. Звідти він додає: «Я особисто очікую розробки передових передових пристроїв із нашою УФ-стрічкою для перенесення, оскільки ми можемо передавати різні типи 2D-матеріалів і навіть складати ці матеріали разом у різні орієнтації, процес, який дозволяє з’явитися новим електронним властивостям».

Хоча процес перенесення є відносно плавним, Аго та його колеги визнають, що він створює деякі зморшки та бульбашки у 2D-матеріалах. Вони працюють над вдосконаленням складу клейового шару, що може допомогти вирішити цю проблему. Іншим напрямком для вдосконалення є збільшення розміру переданих 2D-матеріалів за межі 4-дюймових (102 мм) пластин, які вони зараз використовують.

«Я також хочу розвивати виробництво складніших пристроїв з використанням різних типів 2D-матеріалів і УФ-стрічок», — розповідає Аго. «Це може суттєво змінити спосіб виробництва електронних і фотонних пристроїв». Подальша співпраця з академічними колами та промисловістю, за його словами, може дозволити команді «вдосконалити цю унікальну техніку перенесення стрічки та просунути реалізацію комерційних продуктів із використанням 2D-матеріалів».

• Розповсюдження контенту та PR на основі SEO. Отримайте посилення сьогодні.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Додайте собі сили. Доступ тут.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Розширення знань. Доступ тут.
• ПлатонЕСГ. вуглець, CleanTech, Енергія, Навколишнє середовище, Сонячна, Поводження з відходами. Доступ тут.
• PlatoHealth. Розвідка про біотехнології та клінічні випробування. Доступ тут.
• джерело: https://physicsworld.com/a/sticky-uv-sensitive-tape-makes-2d-material-transfers-easier/