Một loại băng dính mới nhạy cảm với tia cực tím giúp chuyển các vật liệu hai chiều như graphene lên các bề mặt khác nhau dễ dàng hơn và rẻ hơn. Theo các nhà phát triển có trụ sở tại Nhật Bản, kỹ thuật băng mới này có thể cách mạng hóa việc truyền tải vật liệu 2D, đưa chúng ta đến gần hơn với việc tích hợp những vật liệu đó vào thiết bị.

Vật liệu 2D tạo thành nền tảng của nhiều thiết bị điện tử và quang điện tử tiên tiến. Tuy nhiên, vì chúng chỉ dày vài nguyên tử nên những vật liệu này khó chuyển lên bề mặt thiết bị. Các phương pháp hiện nay rất phức tạp và thường liên quan đến việc khắc chất nền bằng axit ăn mòn. Độ mỏng cực cao của vật liệu cũng có nghĩa là chúng thường cần một màng polyme để hỗ trợ trong quá trình chế tạo. Lớp màng này phải được loại bỏ bằng dung môi sau đó, việc này tốn thời gian và tốn kém, đồng thời có thể làm hỏng vật liệu bằng cách tạo ra các khuyết tật không mong muốn làm suy giảm các tính chất cơ học và điện tử của nó.

Một băng chức năng mới

Các nhà nghiên cứu dẫn đầu bởi Hiroki trước đây of Đại học Kyushu nói rằng họ đã tìm được giải pháp thay thế. Loại băng chức năng mới mà nhóm phát triển với sự trợ giúp của trí tuệ nhân tạo (AI), được làm từ màng polyolefin và một lớp dính mỏng. Trước khi tiếp xúc với tia UV, băng thể hiện tương tác van der Waals mạnh với graphene (một dạng carbon 2D) và dính vào nó. Sau khi tiếp xúc với tia cực tím, những tương tác này yếu đi để graphene có thể dễ dàng giải phóng và chuyển lên bề mặt mục tiêu. Loại băng này cũng hơi cứng lại sau khi tiếp xúc với tia cực tím, khiến việc bóc lớp graphene ra khỏi nó thậm chí còn dễ dàng hơn.

Phối hợp làm việc với các chuyên gia đến từ công ty sản xuất Nhật Bản Nitto DenkoSau đó, các nhà nghiên cứu đã phát triển băng truyền cho các vật liệu 2D quan trọng về mặt công nghệ khác. Chúng bao gồm boron nitride lục giác (hBN), đôi khi được gọi là graphene trắng hay “anh em họ của graphene”, và dichalcogenides kim loại chuyển tiếp (TMD), hứa hẹn cho các thiết bị điện tử hậu silicon. Trong các hình ảnh thu được bằng kính hiển vi lực quang học và lực nguyên tử, bề mặt của những vật liệu này sau khi truyền băng có vẻ mịn hơn và có ít khuyết tật hơn so với bề mặt được truyền bằng các phương pháp thông thường.

Linh hoạt và dễ dàng cắt theo kích thước

Vì băng UV rất linh hoạt và (không giống như màng polyme bảo vệ) không cần phải loại bỏ bằng dung môi hữu cơ sau khi chuyển, nên nó có thể được sử dụng với các chất nền cong hoặc nhạy cảm với các dung môi đó, chẳng hạn như nhựa. Ago cho rằng điều này có thể mở rộng các ứng dụng của băng, và ông cùng các đồng nghiệp đã chứng minh điều này bằng cách chế tạo một thiết bị nhựa sử dụng graphene để cảm nhận bức xạ terahertz. Ông giải thích: “Thiết bị như vậy có thể hứa hẹn cho việc chụp ảnh y tế hoặc an ninh sân bay vì bức xạ này có thể xuyên qua các vật thể, giống như tia X”.

Băng UV cũng dễ dàng cắt theo kích thước yêu cầu, giúp việc chuyển đúng lượng vật liệu 2D trở nên dễ dàng hơn. Quá trình “cắt và chuyển giao” này, như các nhà nghiên cứu gọi, sẽ giảm thiểu lãng phí và giảm chi phí.

Một sự hợp tác bị mắc kẹt

Trước khi phát triển loại băng mới, nhóm nghiên cứu của Ago đã làm việc hơn 10 năm về lắng đọng hơi hóa học như một phương tiện tổng hợp graphene, hBN và TMD chất lượng cao. Ông nói, trong thời gian đó, nhiều nhà nghiên cứu đã yêu cầu lấy mẫu, nhưng hầu hết họ đều gặp vấn đề khi chuyển những vật liệu 2D này sang chất nền của họ. “Do đó, tôi nghĩ: điều gì sẽ xảy ra nếu họ có thể dễ dàng tự mình thực hiện việc chuyển giao này? Đây là lý do tại sao chúng tôi bắt đầu thử tạo băng từ vật liệu 2D của mình,” Ago nói.

Để cải tiến kỹ thuật này, Ago đã hợp tác với Nitto Denko, công ty sản xuất nhiều loại băng dính. Vì những loại băng này thường được sử dụng cho các vật liệu dày như giấy nên ban đầu sự hợp tác gặp nhiều khó khăn nhưng công việc của họ đã được đền đáp: “Sau khi nghiên cứu sâu rộng, cuối cùng chúng tôi đã thành công trong việc phát triển băng UV và quy trình truyền phù hợp cho việc truyền sạch các vật liệu 2D”. Trước đây kể Thế giới vật lý.

Hướng tới quy trình sản xuất quy mô lớn vật liệu 2D

Ago cho biết ứng dụng trực tiếp nhất của kỹ thuật này mà nhóm mô tả trong Tự nhiên Điện tử, sẽ là tích hợp nó vào các quy trình sản xuất quy mô lớn cho vật liệu 2D. Từ đó, ông cho biết thêm: “Cá nhân tôi mong đợi sự phát triển của các thiết bị tiên tiến tiên tiến với khả năng chuyển băng UV của chúng tôi vì chúng tôi có thể chuyển nhiều loại vật liệu 2D khác nhau và thậm chí xếp chồng các vật liệu này lại với nhau trong các hướng khác nhau, một quá trình cho phép các thuộc tính điện tử mới xuất hiện".

Mặc dù quá trình chuyển giao tương đối suôn sẻ, nhưng Ago và các đồng nghiệp thừa nhận rằng nó tạo ra một số nếp nhăn và bong bóng trên vật liệu 2D. Họ đang nghiên cứu cải tiến thành phần của lớp dính để có thể giúp giải quyết vấn đề này. Một trọng tâm cải tiến khác là tăng kích thước của vật liệu 2D được chuyển vượt quá tấm wafer 4 inch (102 mm) mà chúng hiện đang sử dụng.

Ago tiết lộ: “Tôi cũng muốn phát triển việc chế tạo các thiết bị phức tạp hơn bằng cách sử dụng các loại vật liệu 2D và băng UV khác nhau”. “Những thứ này có thể thay đổi đáng kể cách thức sản xuất các thiết bị điện tử và quang tử.” Ông nói, sự hợp tác sâu hơn với giới học thuật và ngành công nghiệp có thể cho phép nhóm “cải thiện kỹ thuật chuyển băng độc đáo này và thúc đẩy việc hiện thực hóa các sản phẩm thương mại sử dụng vật liệu 2D”.

• Phân phối nội dung và PR được hỗ trợ bởi SEO. Được khuếch đại ngay hôm nay.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Trao quyền cho chính mình. Truy cập Tại đây.
• PlatoAiStream. Thông minh Web3. Kiến thức khuếch đại. Truy cập Tại đây.
• Trung tâmESG. Than đá, công nghệ sạch, Năng lượng, Môi trường Hệ mặt trời, Quản lý chất thải. Truy cập Tại đây.
• PlatoSức khỏe. Tình báo thử nghiệm lâm sàng và công nghệ sinh học. Truy cập Tại đây.
• nguồn: https://physicsworld.com/a/sticky-uv-sensitive-tape-makes-2d-material-transfers-easier/