Atominohuita materiaaleja tulevaisuuden laitteille

Indian Institute of Science Education and Researchin (IISER) fyysikkojen ryhmä on kehittänyt vismuttioksiselenidistä (Bi₂O₂Se) pieniä ja joustavia elektronisia rakenteita seuraavan sukupolven joustaville elektronisille ja optoelektronisille teknologioille.

Tällä kehityksellä on potentiaalisia sovelluksia tulevaisuuden joustavissa älypuhelimissa, puetuissa terveysmonitoreissa, älykkäissä kankaissa ja taivutettavissa elektronisissa laitteissa.

Vain muutaman miljardisosametrin paksuinen vismuttioksiselenidi (Bi2O2Se) on yksi uusi materiaali, joka voi tehdä elektronisista laitteista nopeampia, tehokkaampia ja joustavampia. Tällaisten 2D-materiaalien käyttö on kuitenkin toistaiseksi ollut rajallista, koska niistä on vaikea tehdä suuria, vakaita, nopeita ja mekaanisesti vahvoja.

Tässä fysiikan laitoksen professori Atikur Rahmanin johtamassa äskettäisessä työssä IISER Punen tiimi voitti nämä haasteet kehittämällä yksinkertaisen menetelmän suurten, erittäin ohuiden Bi₂O₂Se-nanolevyjen kasvattamiseksi pitäen ne vain muutaman atomikerroksen paksuisina.

Professori Rahmanin mukaan tämä on saavutus, joka on ollut vaikea tällä alalla, mutta jonka tiimi on mahdollistanut optimoimalla huolellisesti keskeiset tekijät, kuten lämpötila, kaasun virtausnopeus, lähtöaineiden suhde ja reaktioaika.

Näin saatiin aikaan millimetrimittaisten Bi2O2Se-nanolevyjen synteesi ilmakehän paineessa tapahtuvalla kemiallisella höyrypinnoituksella (APCVD), jolla saavutetaan jopa 0,4 mm:n domeenikoot. Niiden keskimääräinen varauksenkuljettajien liikkuvuus on 110 cm2 V−1 s−1 huoneenlämmössä.

Näiden nanoarkkien avulla tiimi valmisti mikroskooppisia elektronisia rakenteita. Ne rakennettiin joustavalle, muovimaiselle pinnalle (Kapton-substraatti) ja testattiin taivuttamalla ja taittamalla niitä toistuvasti. Tiimi havaitsi, että edes tuhansien tällaisten syklien jälkeen niiden sähköinen tai valontunnistuskyky ei heikentynyt.

"Tämä korkea kestävyys on ratkaisevan tärkeää tulevaisuuden teknologioille, kuten älykelloille, taittuville näytöille ja puettaville lääketieteellisille antureille, joissa elektronisten komponenttien on pysyttävä luotettavina jatkuvasta liikkeestä ja rasituksesta huolimatta", sanoi professori Rahman kommentoidessaan heidän kehittämiensä nanosuikalerakenteiden mahdollisia sovelluksia.

Aiheesta aiemmin: 

Valo voi muokata atominohuita puolijohteita

Uusi joustava valoa emittoiva materiaali