Исследование, проведенное учеными из Калифорнийского университета в Чикаго, опубликовано в сентябре. 20 в Nature, описывает инновационный метод изготовления стопок полупроводников толщиной всего в несколько атомов.
Этот метод предлагает ученым и инженерам простой и экономичный метод создания тонких однородных слоев этих материалов, который может расширить возможности устройств, от солнечных батарей до сотовых телефонов.
Укладка тонких слоев материалов предлагает ряд возможностей для создания электронных устройств с уникальными свойствами. Но производство таких пленок – деликатный процесс, в котором мало места для ошибок.
«Масштаб проблемы, на которую мы смотрим, таков: представьте, что пытаетесь уложить плоский лист полиэтиленовой пленки размером с Чикаго, не допуская при этом пузырьков воздуха», – сказал Дживун Парк, профессор кафедры химии Калифорнийского университета в Чикаго. Институт молекулярной инженерии и Институт Джеймса Франка, возглавлявшие исследование. "Когда толщина самого материала составляет всего лишь атом, каждый маленький случайный атом становится проблемой."
Сегодня эти слои «выращивают», а не кладут друг на друга. Но это означает, что нижние слои должны подвергаться суровым условиям роста, таким как высокие температуры, пока добавляются новые – процесс, который ограничивает материалы, из которых их можно сделать.
Вместо этого команда Пака снимала фильмы индивидуально.
Затем они поместили их в вакуум, сняли их и приклеили друг к другу, как заметки на стикерах. Это позволило ученым создавать пленки, которые были связаны слабыми связями вместо более сильных ковалентных связей, что меньше мешало идеальным поверхностям между слоями.
«Пленки с вертикальным контролем на атомном уровне обеспечивают исключительно высокое качество целых пластин», – сказал Кибум Канг, научный сотрудник, получивший докторскую степень, который был первым автором исследования.
Кан-Хенг Ли, аспирант и соавтор исследования, затем проверил электрические свойства пленок, превратив их в устройства, и показал, что их функции могут быть спроектированы в атомном масштабе, что может позволить им служить необходимый ингредиент для будущих компьютерных чипов.
Этот метод открывает множество возможностей для создания таких фильмов. Их можно сделать поверх воды или пластика; их можно заставить отделиться, окунув их в воду; и они могут быть вырезаны или украшены ионным лучом.
Исследователи изучают весь спектр возможностей этого метода, который, по их словам, является простым и рентабельным.
«Мы ожидаем, что этот новый метод ускорит открытие новых материалов, а также сделает возможным крупномасштабное производство», – сказал Пак.