Høj fotoresponsivitet i modificeret efter maskeløs behandling af grafendetektorer

Grafen er et af de mest lovende materialer til avanceret elektronik på grund af dets ekstraordinære kemiske og fysiske egenskaber. Interaktionen mellem grafengitteret og lyset åbner vejen for udviklingen af ​​nye enheder med overlegen funktionalitet. Alligevel, teknologi, der bruges til traditionel siliciumelektronik, er usandsynligt egnet til grafen. Fotolitografi er hovedprocessen i halvlederproduktion, ved hjælp af polymerer og væsker, der drastisk kan ændre grafens oprindelige egenskaber. De nye maskeløse metoder er i aktiv udvikling inden for grafenteknologi.

Et internationalt team af forskere fra National Research University of Electronic Technology (Rusland), Forschungszentrum Jülich (Tyskland) og AIMEN Teknologisk Center (Spanien) har udviklet en direkte skrivemetode til grafenmodifikation. Forfatterne bruger den ultrahurtige laserfunktionalisering af enkeltlags CVD-grafen til maskeløs fremstilling af mikro- og nanoskalaenheder. Forfatterne foreslår, at femtosekundlaseren giver fotokemisk reaktion (reaktion initieret kun under lyseksponering) inden for lasersport på grafen, hvilket fører til dets modifikation af oxidative grupper. Disse grupper ændrer drastisk de elektriske og optiske egenskaber af grafen, hvilket giver funktionel udvikling af enheder i planet uden at bruge nogen kompliceret maskebaseret teknologi.

Forfatterne producerede p-p+ kryds i grafenfelt effekt transistorer via fs-laserimpulser. De fremstillede fotodetektorer arbejder ved stuetemperatur og behøver ikke den eksterne køling. Den højeste fotoresponsivitet på 100 mA/W blev observeret i modificerede strukturer.

Denne undersøgelse giver et første skridt i udviklingen af ​​fuldt maskeløse metoder til behandling af nye nanomaterialer. Ændring af miljøet under fs-laserbehandling kan føre til en anden funktionalisering af grafenoverfladen. Derudover andre 2-D materialer som phosphoren giver meget god fotokemisk aktivitet og kan behandles på samme måde. Undersøgelsen viser, at den fuldt integrerede fotodetektor med stort ansvar, lav støj, og et højt lineært dynamisk område er muligt ved maskeløs mønster på grafenoverflader gennem ultrahurtig laserbehandling.

Forskerne diskuterer deres teknologi længere inde ACS Fotonik , en publikation fra American Chemical Society.