Een nieuw type plakband dat gevoelig is voor ultraviolet licht maakt het gemakkelijker en goedkoper om tweedimensionale materialen zoals grafeen op verschillende oppervlakken over te brengen. Volgens de in Japan gevestigde ontwikkelaars zou de nieuwe tapetechniek een revolutie teweeg kunnen brengen in de overdracht van 2D-materialen, waardoor we dichter bij de integratie van dergelijke materialen in apparaten komen.

2D-materialen vormen de basis van veel geavanceerde elektronische en opto-elektronische apparaten. Omdat ze slechts een paar atomen dik zijn, zijn deze materialen echter moeilijk over te brengen op apparaatoppervlakken. De huidige methoden zijn zeer complex en omvatten vaak het etsen van een substraat met corrosieve zuren. De extreme dunheid van de materialen betekent ook dat ze vaak een polymeerfilm nodig hebben om ze te ondersteunen tijdens het fabricageproces. Deze film moet achteraf met oplosmiddel worden verwijderd, wat tijdrovend en kostbaar is, en het materiaal kan beschadigen door ongewenste defecten te introduceren die de elektronische en mechanische eigenschappen ervan aantasten.

Een nieuwe functionele tape

Onderzoekers geleid door Hiroki geleden of Kyushu University zeggen dat ze nu een alternatieve oplossing hebben gevonden. De nieuwe functionele tape, die het team ontwikkelde met behulp van kunstmatige intelligentie (AI), is gemaakt van een polyolefinefilm en een dunne lijmlaag. Voordat het wordt blootgesteld aan UV-licht, vertoont de tape sterke Van der Waals-interacties met grafeen (een 2D-vorm van koolstof) en blijft eraan plakken. Na blootstelling aan UV verzwakken deze interacties, zodat het grafeen gemakkelijk kan worden vrijgegeven en op een doeloppervlak kan worden overgebracht. De tape wordt ook iets stijver na blootstelling aan UV, waardoor het grafeen er nog gemakkelijker van af te pellen is.

In samenwerking met experts van het Japanse productiebedrijf Nitto Denkoontwikkelden de onderzoekers vervolgens transfertapes voor andere technologisch belangrijke 2D-materialen. Deze omvatten hexagonaal boornitride (hBN), dat soms wit grafeen of "neef van grafeen" wordt genoemd, en overgangsmetaaldichalcogeniden (TMD's), die veelbelovend zijn voor post-siliciumelektronica. In beelden verkregen met behulp van optische en atoomkrachtmicroscopen leken de oppervlakken van deze materialen na tapeoverdracht gladder en bevatten ze minder defecten dan die overgedragen met conventionele benaderingen.

Flexibel en gemakkelijk op maat te knippen

Omdat de UV-tape flexibel is en (in tegenstelling tot beschermende polymeerfilms) na het overbrengen niet met organische oplosmiddelen hoeft te worden verwijderd, kan deze worden gebruikt met substraten die gebogen zijn of gevoelig zijn voor dergelijke oplosmiddelen, zoals kunststoffen. Ago denkt dat dit de toepassingen van de tape zou kunnen uitbreiden, en hij en zijn collega's hebben dit aangetoond door een plastic apparaat te maken dat grafeen gebruikt om terahertzstraling waar te nemen. “Zo’n apparaat zou veelbelovend kunnen zijn voor medische beeldvorming of luchthavenbeveiliging, omdat deze straling net als röntgenstraling door objecten heen kan gaan”, legt hij uit.

Bovendien is de UV-tape eenvoudig op de gewenste maat te knippen, waardoor het makkelijker wordt om precies de juiste hoeveelheid 2D-materiaal over te brengen. Dit ‘cut-and-transfer’-proces, zoals de onderzoekers het noemen, zal de verspilling minimaliseren en de kosten verlagen.

Een samenwerking die bleef hangen

Voordat de nieuwe tape werd ontwikkeld, werkte de onderzoeksgroep van Ago ruim tien jaar aan chemische dampdepositie als middel om grafeen, hBN en TMD's van hoge kwaliteit te synthetiseren. In die tijd, zegt hij, vroegen veel onderzoekers om hun monsters, maar de meesten van hen hadden problemen met het overbrengen van deze 10D-materialen naar hun substraten. “Ik dacht daarom: wat als ze deze overdracht makkelijk zelf zouden kunnen doen? Daarom zijn we begonnen met het maken van onze 2D-materiaaltapes”, zegt Ago.

Om de techniek verder te ontwikkelen, werkte Ago samen met Nitto Denko, dat een breed scala aan plakbanden maakt. Omdat deze tapes vaker werden gebruikt voor dikke materialen zoals papier, verliep de samenwerking aanvankelijk moeizaam, maar hun werk wierp vruchten af: “Na uitgebreid onderzoek zijn we er eindelijk in geslaagd UV-tapes en transferprocessen te ontwikkelen die geschikt zijn voor de schone transfer van 2D-materialen.” Geleden vertelt Natuurkunde wereld.

Naar grootschalige productieprocessen van 2D-materialen

Ago zegt de meest directe toepassing van de techniek, die het team beschrijft Natuurelektronica, zou zijn om het te integreren in grootschalige productieprocessen voor 2D-materialen. Van daaruit voegt hij eraan toe: “Persoonlijk verwacht ik de ontwikkeling van geavanceerde geavanceerde apparaten met onze UV-tape-overdracht, omdat we verschillende soorten 2D-materialen kunnen overbrengen en deze materialen zelfs op elkaar kunnen stapelen. verschillende oriëntaties, een proces waardoor nieuwe elektronische eigenschappen kunnen ontstaan. '

Hoewel het overdrachtsproces relatief soepel verloopt, erkennen Ago en collega's dat er wel wat rimpels en belletjes in de 2D-materialen ontstaan. Ze werken aan verbeteringen in de samenstelling van de lijmlaag die dit probleem kunnen helpen oplossen. Een ander aandachtspunt voor verbetering is het vergroten van de grootte van de overgedragen 2D-materialen dan de 4-inch (102 mm) wafers die ze momenteel gebruiken.

“Ik wil ook de fabricage van meer geavanceerde apparaten ontwikkelen met behulp van verschillende soorten 2D-materialen en UV-tapes”, onthult Ago. “Deze kunnen de manier waarop elektronische en fotonische apparaten worden geproduceerd substantieel veranderen.” Verdere samenwerkingen met de academische wereld en de industrie zouden het team volgens hem in staat kunnen stellen “deze unieke tape-overdrachtstechniek te verbeteren en de realisatie van commerciële producten met behulp van 2D-materialen te bevorderen”.

• Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
• PlatoData.Network Verticale generatieve AI. Versterk jezelf. Toegang hier.
• PlatoAiStream. Web3-intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
• PlatoESG. carbon, CleanTech, Energie, Milieu, Zonne, Afvalbeheer. Toegang hier.
• Plato Gezondheid. Intelligentie op het gebied van biotech en klinische proeven. Toegang hier.
• Bron: https://physicsworld.com/a/sticky-uv-sensitive-tape-makes-2d-material-transfers-easier/