Новый метод позволяет собирать двумерные материалы в минутах

. После открытия графена в 2003 году был значительный интерес к другим типам 2D-материалов. Однако расщепление объемного кристаллического материала на двумерные чешуйки для использования в электронике оказалось трудно достигнуть в промышленном масштабе.

Теперь ученые из Департамента машиностроения в Массачусетском технологическом институте разработали метод сбора 2-дюймовых пластин диаметром 2D материалов за считанные минуты. Затем их можно складывать вместе, чтобы создать электронное устройство менее чем за час.

Исследователи из Департамента машиностроения Массачусетского технологического института разработали технику сбора 2-дюймовых пластин диаметром 2D материала только в несколько минут. (Изображение: Пэн Лин)

Метод, который они иллюстрируют в статье, опубликованной в журнале Science, может привести к возможности коммерциализации электронных устройств на основе ряда 2D-материалов, по словам Jeehwan Kim, доцента факультета машиностроения, который возглавлял исследование.

Одними из первых авторов статьи являются Санг-Хун Бэ, которые работали над гибким изготовлением устройств, и Jaewoo Shim, который участвовал в укладке двухслойных монослоев материала. Это постдоки в группе Кима.

Соавторами этого документа были также студенты и постдоки из группы Ким, а также сотрудники Georgia Tech, Техасский университет, Университет Йонсей в Южной Корее и Университет Вирджинии. Sang-Hoon Bae, Jaewoo Shim, Wei Kong и Doyoon Lee в исследовательской группе Kim также внесли свой вклад в это исследование.

. Мы показали, что мы можем выполнять монослойную монослойную изоляцию 2D-материалов в пластинчатой ​​шкале. Во-вторых, мы продемонстрировали способ легко складывать эти монослои на основе пластин из 2D-материала ».

Jeehwan Kim, старший научный сотрудник

Ученые из Массачусетского технологического института в основном выращивали толстый стек 2D-материала поверх сапфировой пластины. Затем на верхнюю часть штабеля наносят никелевую пленку толщиной 600 нанометров

Поскольку 2D-материалы гораздо сильнее привязываются к никелю, чем к сапфиру, снятие этой пленки позволило ученым отделить весь стек от пластины.

Кроме того, адгезия между никелем и каждым слоем двумерного материала также больше, чем между каждым из слоев.

Следовательно, когда вторая никелевая пленка была затем интегрирована на дно штабеля, ученые из Массачусетского технологического института смогли снять отдельные одноатомные толстые монослои 2D-материала

Это потому, что отслаивание первой пленки из никеля создает трещины в материале, которые распространяются до самого конца стека, говорит Ким.

Как только первый монослой, собранный никелевой пленкой, перемещен на подложку, процесс может быть проведен снова для каждого слоя.

Мы используем очень простую механику, и, используя эту управляемую концепцию распространения трещины, мы можем изолировать однослойный 2D-материал в пластинчатой ​​шкале ».

Jeehwan Kim старший научный сотрудник

Универсальный метод может использоваться с различными различными 2D-материалами, включая дисульфид вольфрама, гексагональный нитрид бора и дисульфид молибдена.

Таким образом, он может быть использован для создания различных типов однослойных 2D-материалов, таких как металлы, полупроводники и изоляторы, которые затем могут быть сложены вместе для разработки 2D-гетероструктур, необходимых для электронного устройства.

Этот процесс является быстрым и экономичным, что делает его идеальным для коммерческих операций, добавляет он.

Ученые также продемонстрировали метод, эффективно создавая массивы полевых транзисторов в пластинчатой ​​шкале с толщиной всего лишь нескольких атомов

«Работа имеет большой потенциал для придания 2D-материалов и их гетероструктур в реальных приложениях», – говорит Филипп Ким, профессор физики Гарвардского университета, который не участвовал в работе .

В настоящее время исследователи планируют применить этот метод для создания ряда электронных устройств, таких как гибкие устройства, которые можно носить на коже и энергонезависимую память.

Они также заинтересованы в применении метода построения устройств для использования в «Интернете вещей», Ким говорит.

Все, что вам нужно сделать, это выращивать эти толстые двумерные материалы, а затем изолировать их в монослоях и складывать их. Так что это очень дешево – намного дешевле, чем существующий полупроводниковый процесс.

Это означает, что он принесет лабораторные 2D-материалы в производство для коммерциализации.

Это делает его идеальным для сетей IoT, потому что если бы вы использовали обычные полупроводники для зондирующих систем, это было бы дорого ».

Jeehwan Kim старший научный сотрудник

Source link