Forskere er pionerer i ny produktionsmetode for heterostrukturenheder

Forskere ved University of Exeter har udviklet en banebrydende produktionsmetode til heterostrukturenheder, baseret på 2-D materialer såsom grafen.

Den nye undersøgelse, udgivet i Naturkommunikation , fokuserer på en produktionsmetode, baseret på mekanisk slid, hvor flerlagsstrukturer dannes ved direkte at slibe forskellige Van der Waals materialepulvere direkte oven på hinanden.

Den nye teknik så skarpe heterogrænseflader opstå for visse heterostrukturkombinationer. Resultaterne baner vejen for, at en bred vifte af heterointerface-baserede enheder kan åbnes.

For at demonstrere anvendeligheden af ​​denne metode, forskere demonstrerede et væld af forskellige funktionelle enheder såsom modstande, kondensatorer, transistorer, dioder og solceller.

Arbejdet demonstrerede også brugen af ​​disse film til energianvendelser, såsom i triboelektriske nanogeneratorenheder og som en katalysator i hydrogenudviklingsreaktionen.

Darren Nutting, fra University of Exeter og medforfatter til undersøgelsen sagde:"Produktionsmetoden er virkelig enkel, du kan gå fra blottet substrat til funktionel heterostrukturenhed inden for cirka 10 minutter.

"Dette er alt sammen uden behov for komplekse vækstbetingelser, 20 timers ultralydbehandling eller rodet væskefaseproduktion.

"Metoden er anvendelig til enhver 2-D materialekrystal, og kan nemt automatiseres til at producere heterostrukturer af vilkårlig størrelse og kompleksitet. Dette giver mulighed for produktion af et væld af enhedsmuligheder med overlegen ydeevne end dem, der er skabt ved hjælp af mere komplekse metoder."

Dr. Freddie Withers, også fra University of Exeter og hovedforfatter tilføjede:"Det mest interessante og overraskende aspekt af dette arbejde er, at skarpt definerede heterogrænseflader kan realiseres gennem direkte slid, hvilket vi oprindeligt forventede ville føre til en sammenblanding af materialer ved direkte slibning lag for lag. Denne observation gør det muligt at realisere et stort antal forskellige enheder gennem en ekstremt enkel og billig fremstillingsproces.

"Vi fandt også ud af, at ydeevnen af ​​vores materialer markant overgår ydeevnen af ​​konkurrencedygtige skalerbare 2-D-materialeproduktionsteknologier. Vi tror, ​​at dette skyldes større krystallitstørrelser og renere krystallitgrænseflader i vores film. I betragtning af den rudimentære udvikling af slibeprocessen således langt, det bliver interessant at se, hvor langt vi kan presse præstationsniveauerne."

Heterostrukturer dannet gennem afslidte van der Waals-materialer udgives i Naturkommunikation .