Предложен новый метод получения бездефектных графеновых устройств Печать
Новости науки
12.02.2014
Материаловеды во главе с Чи-и У (Chih-I Wu) из Национального университета Тайваня придумали способ борьбы с загрязнениями графеновых листов именно на этих стадиях.

Схема позволяет создавать графеновое покрытие на любой подложке без риска повреждения листа. (Здесь и ниже иллюстрации Chih-I Wu et al.)


Сегодня, выращивая графен, это делают химическим парофазным осаждением на медные поверхности: именно так производят экспериментальные транзисторы, светодиоды и солнечные батареи на графене. Но чтобы собрать само устройство, выращенный графен надо от меди отделить, — и тут начинаются проблемы с загрязнением материала.

Чтобы отделить слой, на графен наносят полимер (потомок скотча нобелевских лауреатов Новосёлова и Гейма), удерживающий лист вместе, когда металл из-под листа удаляют травлением. Однако полимерное покрытие оставляет после себя органику, попадающую в конечный продукт. Часть её можно удались тепловой обработкой или растворителями, но чем лучше чистишь, тем меньше остаётся того, что чистили: чересчур интенсивная обработка может оставить от графенового листа что-то вроде решета.

Тайваньская группа предложила другой подход. Сначала медную подложку и слой графена на ней погружают в чашку Петри, предварительно заполненную раствором для травления металла. Последний постепенно растворяет медь (что ожидаемо), освобождая от неё графен и оставляя его плавать на поверхности. Затем одним шприцем раствор отсасывается из чашки, а другим туда добавляется смесь изопропилового спирта и воды.

После полной замены растворителя на изопропил-водяную смесь под графеновый лист погружают электронное устройство (исходный растворитель убил бы его), в верхнем слое которого будет работать графен, и силы Ван-дер-Ваальса безо всякой дополнительной обработки намертво скрепляют материал и устройство. После чего изопропиловый спирт и воду снова убирают. Продукт готов.

Чтобы проверить, как новый процесс влияет на качество графеновых устройств, исследователи собрали экспериментальные двусторонние прозрачные солнечные батареи и транзисторы с использованием этого материала. Оказалось, что подвижность заряда в них выросла на 50% в сравнении с обычным графеном лабораторного изготовления, содержащим и загрязнения, и механические повреждения от слишком усердной чистки.

Новый уровень качества наконец-то может позволить создание на графене даже BiSFET-устройств.


Вот так, вроде бы малозначительное усовершенствование технологии создания графеновых устройств оказалось чрезвычайно значимым для параметров конечных продуктов на графеновой элементной базе. Причём техпроцесс сравнительно прост, что поможет его внедрению, уверены учёные. Сейчас они работают над его масштабированием: вместо нынешней подложки в 2,54 см (и соответствующего по масштабам устройства) в новых опытах будут участвовать 20- и 30-сантиментровые заготовки.

Отчёт об исследовании опубликован в журнале ACS Nano.

Подготовлено по материалам Американского химического общества. Изображение на заставке принадлежит Shutterstock.

Материал подготовлен при поддержке проекта

Источник - http://compulenta.computerra.ru/tehnika/devices/10011421/