Hvordan laser annealing teknologi kan føre til produktion af ultratynde nanomaterialer

Smarttelefoner har skinnende flade AMOLED-skærme. Bag hver enkelt pixel af disse skærme gemmer sig mindst to siliciumtransistorer, som blev massefremstillet ved hjælp af laserudglødningsteknologier. Mens de traditionelle metoder til at fremstille dem bruger temperaturer over 1, 000 °C, laserteknikken når de samme resultater ved lave temperaturer selv på plastikunderlag (smeltetemperatur under 300 °C). Interessant nok, en lignende procedure kan bruges til at generere krystaller af grafen. Grafen er et stærkt og tyndt nanomateriale lavet af kulstof, dets elektriske og varmeledende egenskaber har tiltrukket sig opmærksomhed fra videnskabsmænd verden over.

Prof. KEON Jae Lees forskergruppe ved Center for Multidimensional Carbon Materials (cmcm.ibs.re.kr/html/cmcm_en/) i Institute for Basic Science (IBS) og Prof. CHOI Sung-Yools team ved KAIST opdagede grafensyntese mekanisme ved hjælp af laserinduceret faststoffaseseparation af enkeltkrystal siliciumcarbid (SiC). Dette studie, tilgængelig på Nature Communications, præciserer, hvordan denne laserteknologi kan adskille en kompleks forbindelse (SiC) i dets ultratynde elementer af kulstof og silicium.

Selvom flere grundlæggende undersøgelser forstod effekten af ​​excimer-lasere til at transformere elementære materialer som silicium, laserinteraktionen med mere komplekse forbindelser som SiC er sjældent blevet undersøgt på grund af kompleksiteten af ​​sammensatte faseovergange og ultrakort behandlingstid.

Med mikroskopbilleder i høj opløsning og molekylær dynamiske simuleringer, videnskabsmænd fandt ud af, at en enkeltpulsbestråling af xenonchlorid-excimerlaser på 30 nanosekunder smelter SiC, fører til adskillelse af et flydende SiC-lag, et uordnet carbonlag med grafitiske domæner (ca. 2,5 nm tykt) på topoverfladen og et polykrystallinsk siliciumlag (ca. 5 nm) under carbonlag. At give yderligere pulser forårsager sublimering af det separerede silicium, mens det uordnede kulstoflag omdannes til et flerlagsgrafen.

"Denne forskning viser, at lasermaterialeinteraktionsteknologien kan være et kraftfuldt værktøj til næste generation af todimensionelle nanomaterialer, " sagde Prof. Keon. Prof. Choi tilføjede:"Ved brug af laserinduceret faseseparation af komplekse forbindelser, nye typer af todimensionelle materialer kan syntetiseres i fremtiden." IBS Prof. Keon er tilknyttet School of Materials Science and Engineering, KAIST og prof. Choi med School of Electrical Engineering og Graphene Research Center, KAIST.