Выбор редакции

Изобретён способ сделать уникальную электронику за несколько минут

Учёные создали технологию изготовления двумерных материалов за считанные минуты. Она позволит быстро и дёшево производить уникальную электронику. Достижение описано в научной статье, опубликованной в журнале Science группой во главе с Чехваном Кимом (Jeehwan Kim) из Массачусетского технологического института.

Двумерные материалы (фактически представляют собой плоскости) привлекают внимание учёных со времён открытия графена в 2003 году. Оказалось, что слой вещества толщиной в один атом зачастую обладает удивительной прочностью, гибкостью, электропроводностью и прозрачностью. А уж создание гетероструктур, где в контакте друг с другом находятся слои разных материалов, открывает ещё более широкие возможности.

Однако на пути широкого внедрения этих новшеств стоит проблема: как получать двумерные материалы быстро и дёшево? Классический метод состоит в том, чтобы наклеивать на трёхмерный кристалл липкую ленту или какой-либо её аналог и отделять её. Вместе с липкой лентой в этом случае отделяется и слой атомов вещества. Но таким путём обычно получают лишь микроскопические чешуйки двумерного материала (которые потом обычно изучают). Для получения фрагмента сантиметровой ширины требуются многочасовые усилия.

Группа Кима модифицировала эту технологию. Согласно новому алгоритму, сначала нужно вырастить на сапфировой подложке трёхмерный кристалл материала, который относительно легко разделяется на двумерные слои. В качестве такого вещества может выступать нитрид бора, дисульфид вольфрама и дисульфид молибдена (все они могут быть использованы в электронике). Затем нужно прижать к верхней части образца никелевую плёнку толщиной 600 нанометров.

Сцепление поверхности нужного материала с никелем гораздо больше, чем с сапфиром, поэтому выращенный фрагмент легко отделить от сапфировой подложки, просто потянув никелевую плёнку вверх. "Освобождённый" образец затем ставится на вторую (нижнюю) никелевую плёнку.



После этого материал оказывается зажат между никелевыми "дном" и "крышкой", причём крепко с ними сцепленный. Эта связь сильнее, чем между атомарными слоями самого образца. Если снова потянуть никелевую плёнку вверх, вещество легко разделяется на двумерные слои (трещины, отделяющие их друг от друга формируются после самого первого "наклеивания"). Чтобы получить один такой слой, нужны буквально минуты (для этого процесс многократно повторяют).

Технология подойдёт для изготовления монослоёв проводников, полупроводников и изоляторов, а также гетероструктур из них. Авторы продемонстрировали её возможности, создав двумерные пластины диаметром пять сантиметров и в течение часа собрав из них массив полевых транзисторов.


"Всё, что вам нужно сделать, это вырастить эти толстые [образцы] двухмерного материала, а затем изолировать их монослои и сложить их [в стопки]. Так что это очень дёшево – намного дешевле, чем существующее производство полупроводников", – рассказывает Ким.


Исследователи надеются, что их методика пригодится в реализации интернета вещей. Кроме того, они работают над созданием на основе этой технологии систем оперативной памяти и гибких устройств для ношения на коже.

Напомним, что ранее "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) писали о том, как учёные создали двумерный галлий и двумерный же управляемый магнит из платины, а также об аналогах графена.

НОВОСТИ ПО ТЕМЕ