Ny klæbende tape optager og klæber 2D-materialer ned lige så nemt, som børn leger

Før udsættelse for UV-lys, har tapen en stærk vedhæftning til grafen, så den kan "klæbe". Men efter UV-eksponering ændres atombindingen, hvilket reducerer vedhæftningsniveauet til grafen med omkring 10%. UV-tapen bliver også lidt stivere og nemmere at pille af. Tilsammen gør disse ændringer det muligt for tapen at blive pillet af enhedssubstratet, mens grafenen efterlades.

Forskerne udviklede også bånd, der kan overføre to andre 2D-materialer:hvid grafen (hBN), en isolator, der kan fungere som et beskyttende lag ved stabling af 2D-materialer, og overgangsmetal dichalcogenider (TMD'er), et lovende materiale til den næste generation af halvledere .

Det er vigtigt, at når forskerne så nøje på overfladen af ​​2D-materialerne efter overførsel, så de en glattere overflade med færre defekter, end når de blev overført ved hjælp af den nuværende konventionelle teknik. Efter at have testet materialernes egenskaber fandt de også ud af, at de var mere effektive.

Overførsel ved hjælp af UV-tape giver også adskillige andre fordele i forhold til nuværende overførselsteknikker. Fordi UV-tapen er bøjelig, og overførselsprocessen ikke kræver brug af plastopløsende opløsningsmidler, kan fleksible plastik bruges som substrat for enheden, hvilket udvider potentielle anvendelser.

"For eksempel lavede vi en plastikenhed, der bruger grafen som en terahertz-sensor. Ligesom røntgenstråler kan terahertz-stråling passere gennem genstande, som lys ikke kan, men som ikke beskadiger kroppen," siger professor Ago. "Det er meget lovende for medicinsk billedbehandling eller lufthavnssikkerhed."

Desuden kan UV-tapen skæres til, så kun den nøjagtige mængde 2D-materiale, der er nødvendig, overføres, hvilket minimerer spild og reducerer omkostningerne. 2D-lag af forskellige materialer kan også nemt lægges oven på hinanden i forskellige orienteringer, hvilket giver forskerne mulighed for at udforske nye egenskaber fra de stablede materialer.

For deres næste skridt sigter forskerne efter at udvide størrelsen af ​​UV-tapen til den skala, der er nødvendig for producenterne. I øjeblikket er den største wafer af grafen, der kan overføres, 10 cm i diameter. Professor Ago og hans kolleger forsøger også at løse problemet med rynker og bobler, der dannes på tape, hvilket forårsager små defekter.

Forskerholdet håber også at forbedre stabiliteten, så 2D-materialer kan fastgøres til UV-bånd i længere tid og distribueres til slutbrugere, såsom andre forskere.

"Slutbrugerne kan derefter overføre materialet til deres ønskede substrat ved at påføre og fjerne UV-tapen som et barns klistermærke, uden behov for træning," siger professor Ago. "Sådan en nem metode kunne fundamentalt ændre forskningens stil og fremskynde den kommercielle udvikling af 2D-materialer."

Flere oplysninger: Klar til at overføre todimensionelle materialer ved hjælp af justerbare klæbende krafttape, Nature Electronics (2024). DOI:10.1038/s41928-024-01121-3

Journaloplysninger: Naturelektronik

Leveret af Kyushu University