紫外線に敏感な新しいタイプの粘着テープを使用すると、グラフェンなどの 2 次元材料をさまざまな表面に簡単かつ安価に転写できます。日本を拠点とする同社の開発者によると、新しいテープ技術は XNUMXD マテリアルの転写に革命をもたらし、そのようなマテリアルのデバイスへの統合に近づく可能性があります。

2D 材料は、多くの高度な電子デバイスおよびオプトエレクトロニクス デバイスの基礎を形成します。ただし、これらの材料は原子数個分の厚さであるため、デバイス表面に転写するのが困難です。現在の方法は非常に複雑であり、多くの場合、腐食性の酸を使用して基板をエッチングする必要があります。また、材料が非常に薄いため、製造プロセス中に材料をサポートするためにポリマー フィルムが必要になることがよくあります。このフィルムは後で溶剤で除去する必要がありますが、これには時間とコストがかかり、電子的および機械的特性を低下させる望ましくない欠陥が生じて材料に損傷を与える可能性があります。

新しい機能性テープ

主導の研究者 あごうひろき of 九州大学 彼らは現在、別の解決策を見つけたと述べています。同チームが人工知能（AI）の助けを借りて開発した新しい機能性テープは、ポリオレフィンフィルムと薄い粘着層で作られている。 UV 光にさらされる前に、テープはグラフェン (炭素の 2D 形態) と強いファンデルワールス相互作用を示し、粘着します。 UV 暴露後、これらの相互作用は弱まり、グラフェンが容易に解放され、ターゲット表面に転写されます。また、テープは UV 暴露後にわずかに硬くなるため、グラフェンを剥がすのがさらに簡単になります。

日本の製造会社の専門家との協力 日東電工その後、研究者らは他の技術的に重要な 2D マテリアル用の転写テープを開発しました。これらには、白色グラフェンまたは「グラフェンのいとこ」とも呼ばれる六方晶窒化ホウ素 (hBN) や、ポストシリコンエレクトロニクスに有望な遷移金属ジカルコゲニド (TMD) が含まれます。光学顕微鏡および原子間力顕微鏡を使用して取得した画像では、テープ転写後のこれらの材料の表面は、従来のアプローチを使用して転写したものよりも滑らかで、欠陥が少ないように見えました。

柔軟性があり、サイズに合わせて簡単にカットできます

UV テープは柔軟性があり、(保護ポリマー フィルムとは異なり) 転写後に有機溶剤で除去する必要がないため、プラスチックなどの湾曲した基板や有機溶剤に弱い基板にも使用できます。アゴー氏は、これによりテープの用途が拡大する可能性があると考えており、彼と同僚は、テラヘルツ放射を感知するためにグラフェンを使用するプラスチックデバイスを作成することでこれを実証した。 「この放射線はX線と同じように物体を透過するため、このような装置は医療画像処理や空港のセキュリティに有望である可能性があります」と彼は説明する。

UVテープは必要なサイズにカットするのも簡単なので、2D素材を適量転写するのも簡単です。研究者らが言うところのこの「カットアンドトランスファー」プロセスにより、無駄が最小限に抑えられ、コストが削減されます。

こだわったコラボレーション

新しいテープを開発する前に、アゴ氏の研究グループは高品質のグラフェン、hBN、TMD を合成する手段として化学気相成長に 10 年以上取り組んできました。その間、多くの研究者がサンプルを要求しましたが、ほとんどの研究者はこれらの 2D 材料を基板に転写するのに問題を抱えていたと彼は言います。 「そこで私はこう考えました。もし彼らがこの移送を自分たちで簡単に行えたらどうなるでしょうか？」これが、私たちが 2D マテリアルのテープの作成を試み始めた理由です」と Ago 氏は言います。

この技術を進歩させるために、アゴ氏はさまざまな粘着テープを製造する日東電工と協力した。これらのテープは紙などの厚い素材に使用されることが多かったため、最初は協力に苦労しましたが、その成果が功を奏しました。「広範な研究の結果、最終的に 2D 素材のきれいな転写に適した UV テープと転写プロセスの開発に成功しました。」アゴは語る 物理学の世界.

2D材料の大規模製造プロセスに向けて

アゴ氏は、この技術の最も直接的な応用例を述べており、チームはそれについて次のように説明している。 ネイチャーエレクトロニクス, それを 2D 材料の大規模製造プロセスに統合することになります。さらに、「当社の UV テープ転写は、さまざまな種類の 2D 材料を転写でき、さらにそれらの材料を積層することもできるため、個人的には最先端の高度なデバイスの開発に期待しています」と付け加えました。 異なる方向性、新しい電子特性の出現を可能にするプロセスに設立された地域オフィスに加えて、さらにローカルカスタマーサポートを提供できるようになります。」

転写プロセスは比較的スムーズですが、2D マテリアルにしわや気泡が発生することは Ago らも認めています。彼らは、この問題の解決に役立つ可能性のある接着層の組成の改善に取り組んでいます。改善のもう 2 つの焦点は、転写される 4D マテリアルのサイズを、現在使用されている 102 インチ (XNUMX mm) ウェーハを超えて大きくすることです。

「また、さまざまな種類の 2D 材料と UV テープを使用して、より洗練されたデバイスの製造を開発したいと考えています」と Ago 氏は明かします。 「これらは電子デバイスやフォトニクスデバイスの製造方法を大きく変える可能性があります。」同氏は、学界や産業界とのさらなる協力により、チームが「この独自のテープ転写技術を改良し、2D素材を使用した商用製品の実現を推進する」ことが可能になる可能性があると述べた。

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• 情報源： https://physicsworld.com/a/sticky-uv-sensitive-tape-makes-2d-material-transfers-easier/