Nową metodę, która otwiera drzwi do masowej produkcji urządzeń opartych na materiałach 2D, opracował międzynarodowy zespół z udziałem badaczy z Politechniki Warszawskiej, Uniwersytetu Łódzkiego i Instytutu Fizyki PAN. Wyniki ich prac opublikowało czasopismo „ACS Applied Materials & Interfaces”.
To kolejny ważny krok w badaniach nad materiałami dwuwymiarowymi. W centrum uwagi zespołu dowodzonego przez dr. inż. Jakuba Sitka z Wydziału Fizyki Politechniki Warszawskiej znalazły się heterostruktury van der Waalsa – „kanapki” łączące różne rodzaje materiałów dwuwymiarowych, które umożliwiają wytwarzanie zaawansowanych urządzeń elektronicznych opartych na materiałach 2D. Już niedługo będzie je można znaleźć m.in. w nieulotnych pamięciach flash, diodach elektroluminescencyjnych czy czujnikach gazów.
Obecnie większość urządzeń opartych na materiałach 2D jest wytwarzana metodą eksfoliacji, która powoduje defekty i zanieczyszczenia w warstwach, co ogranicza wydajność urządzeń elektronicznych. Eksfoliacja nie pozwala w dodatku na skalowanie, co z punktu widzenia przemysłu jest olbrzymim ograniczeniem. Wyzwanie stanowi więc dobór takich metod wytwarzania heterostruktur, które zapewnią skalowalność i powtarzalność, a przy tym pozwolą na modyfikowanie wybranych części podłoża – wszystko po to, by zredukować liczbę operacji technologicznych prowadzących do różnorodnych skaz.
Nasz zespół opracował metodę selektywnego wytwarzania heterostruktur van der Waalsa poprzez chemiczne osadzanie z fazy gazowej za pomocą napromieniowania wiązką elektronów. Proces polega na naświetleniu podłoża, np. grafenu, za pomocą bardzo silnej wiązki elektronów. Elektrony modyfikują podłoże i jednocześnie nasycają go ładunkiem elektrycznym. Następnie na tym naświetlonym podłożu wzrastamy kolejną warstwę materiałów 2D, np. półprzewodników, takich jak siarczek wolframu WS2. Jednak najciekawsze w tej metodzie jest to, że możemy sterować tym, jaki skutek ma naświetlenie podłoża. Jeżeli podłoże jest „starzone”, to w miejscach naświetlonych rośnie kolejna warstwa, a jeśli jest ono „świeże”, to wzrost jest zablokowany w miejscach naświetlonych, co otwiera zupełnie nowe możliwości dla przemysłu – dodaje dr inż. Jakub Sitek.
Metoda jest na tyle innowacyjna, że została zgłoszona jako patent międzynarodowy. Jak prognozują autorzy, mogą nią być zainteresowane największe firmy technologiczne, np. Intel, który właśnie rozpoczął prace nad podobnymi metodami. Artykuł z wynikami prac polskich fizyków ukazał się na łamach ACS Applied Materials & Interfaces.
źródło: PW