Motoriseret rulle kunne masseproducere grafen-baserede enheder

(PhysOrg.com) -- At finde en enkel, skalerbar måde at mønstre grafen på til fremtidige elektronikapplikationer er en af ​​de største udfordringer, grafenforskere står over for. Selvom litografi er blevet udbredt til at skabe grafenmønstre til elektroniske enheder, dets mange behandlingstrin gør det for komplekst til brug i stor skala. I en nylig undersøgelse, videnskabsmænd har fundet ud af, at en motoriseret, bevægelig rulle kan deponere en polymeropløsning på en grafenoverflade i periodisk stribede og tværstribede mønstre, som de brugte til at lave en transistor med. Ved at eliminere flere trin involveret i litografi, den nye teknik kan føre til en billig metode til fremstilling af grafenmønstre til en række forskellige elektroniske enheder i stor skala.

Forskerne, fra Korea Electronics Technology Institute og Sungkyunkwan University, begge i Gyeonggi-do, Korea; Ulsan National Institute of Science and Technology i Ulsan, Korea; og Korea University i Seoul, Korea, har offentliggjort deres undersøgelse i et nyligt nummer af Nano bogstaver.

"Vi demonstrerede, hvordan en selvsamlingsmedieret proces kan anvendes til at fremstille grafenmikromønstre på fleksible substrater, ” fortalte professor Kwang Suh fra Korea University PhysOrg.com . "Denne proces giver en skalerbar og kompatibel metode til storskala og roll-to-roll produktion af grafenmønstre."

Målet med forskningen var at producere meget ordnede mønstre af PMMA-polymeropløsning (også kendt som plexiglas, når det er i fast form) på en enkeltlags grafenfilm fremstillet på et fleksibelt substrat. PMMA beskytter specifikke områder af grafenet, mens grafenet ætses ved en plasmabehandling. Efter at PMMA er vasket af, grafenmønstre vises ætset i områder, der ikke var dækket af PMMA.

For at mønstre PMMA-polymeropløsningen på grafen, forskerne placerede en rulle oven på grafenen, og rullen blev skubbet af en øvre motoriseret plade med en defineret hastighed. Da forskerne læssede PMMA -løsningen i et begrænset rum dannet mellem rullen og grafenoverfladen, PMMA-løsningskanten (dvs. kontaktlinje) gennemgår kontinuerlig stick-slip-bevægelse på grund af konkurrencen mellem stift- og kapillærkræfterne. Som resultat, periodisk stribede PMMA-mønstre dannes på grafenoverfladen over store områder.

Denne metode frembragte PMMA -striber med næsten tilsvarende afstand og en bredde på ca. 18 mikrometer. Ved at dreje grafenfilmen 90°, forskerne kunne også fremstille tværstribede mønstre.

”Vores tilgang er ikke kun billig, men har også forskellig anvendelighed, da den kan køre på enten fleksible eller stive underlag; og det er meget enklere end den konventionelle fotolithografiproces, ”Sagde Dr. Woo Seok Yan fra Korea Electronics Technology Institute.

For at undersøge de elektroniske egenskaber af de endelige grafenmønstre, forskerne fremstillede fleksible grafenbaserede felteffekttransistorer baseret på mønstrene. Efter tilføjelse af elektroder og en ion-gel gate dielektrikum, forskerne testede transistoren og fandt ud af, at den udviser god elektronmobilitet ved lave spændinger. Den samme teknik kunne bruges til at fremstille en række grafen-baserede enheder.

"Med fordelene ved dens enkelhed, Høj gennemstrømning, og skalerbarhed til roll-to-roll behandlingen, denne proces lover integreringen af ​​grafen i praktiske elektroniske enheder såsom felteffekttransistorer og sensorer, " sagde Yan.

Yan og Suh tilføjede, at de planlægger at udvide teknikken til mindre skalaer.

"Udvidelse af denne selvsamlingsproces kan føre til et endnu større udvalg af komplekse grafenmønstre på nanometerskalaen, " sagde Suh. "Vi koncentrerer os nu om high-throughput og roll-to-roll fremstilling af nanoarkitekturerede grafenmønstre baseret på denne teknik."

Copyright 2012 PhysOrg.com.
Alle rettigheder forbeholdes. Dette materiale må ikke offentliggøres, udsende, omskrevet eller omdistribueret helt eller delvist uden udtrykkelig skriftlig tilladelse fra PhysOrg.com.