Nopeaa 2D-materiaalien käsittelyä

Kuvassa kaavioesitys 2D-materiaalien atomitasoisesta manipuloinnista, jossa paksut kiekkomittakaavan 2D-materiaalit jaetaan yksittäisiin yksikerroksisiin osiin.

Tiedemaailmassa on tehty monia mielenkiintoisia löytöjä 2D-materiaaleihin liittyen.

Kuitenkin perusmateriaalin erottaminen 2D-lehtisiksi käytännön elektroniikassa käytettäväksi on osoittautunut vaikeaksi kaupallisessa mittakaavassa.

Nyt MIT:n mekaniikan laitoksella työskentelevät tutkijat ovat kehittäneet tekniikan kerätä 2D-materiaalia kahden tuuman kiekoksi vain muutamassa minuutissa. Ne voidaan sitten edelleen pinota yhteen elektronisen laitteen muodostamiseksi tunnin kuluessa.

”Tekniikka voi avata mahdollisuuden kaupallistaa elektronisia laitteita erilaisiin 2D-materiaaleihin perustuen,” toteaa tutkimusta johtanut apulaisprofessori Jeehwan Kim.

Tutkijat ovat osoittaneet voivansa erotella yksikerroksisia 2D-materiaaleja kiekkojen mittakaavassa ja sen jälkeen pinota niitä helposti kiekkotason 2D- materiaaleiksi.

Tutkijat kasvattivat ensin safiirikiekkojen päälle paksun pinon 2D-materiaalia. Sitten he saostivat tukevan nikkelikalvon pinon päälle. Koska 2D-materiaalit tarttuvat paljon vahvemmin nikkeliin kuin safiiriin, nikkelikalvon nosto irrotti koko pinon kiekolta.

Myös nikkelin ja yksittäisten 2D-materiaalikerrosten välinen tartunta on vahvempi kuin eri kerrosten välillä. Kun toinen nikkelikalvo sijoitettiin pinon pohjaan, tutkijat pystyivät irrottamaan yksittäisiä, yhden atomin paksuisia 2D-materiaalin monokerroksia.

Kun nikkelikalvon kerätty ensimmäinen yksikerros on siirretty halutulle substraatille, prosessi voidaan toistaa jokaiselle kerrokselle.

Menetelmää voidaan käyttää erilaisten yksikerroksisten 2D-materiaalien, kuten puolijohteiden, metallien ja eristeiden, tuottamiseen, jotka voidaan sitten pinota yhteen muodostamaan elektronisen laitteen 2D-heterorakenteet.

Tutkijat ovat osoittaneet tekniikan toimivuutta valmistamalla kenttävaikutustransistoreja, joiden paksuus on vain muutamia atomeja. He aikovat jatkossa soveltaa tekniikkaa kehittäen joukon elektronisia laitteita, kuten haihtumaton muistiryhmä ja joustavat laitteet, joita voidaan käyttää iholla.

Aiheesta aiemmin:

Taipuisaa elektroniikkaa arvokkaista materiaaleista