Этот прорыв, вдохновленный тем, как жуки и древесные лягушки держат ноги на погруженных в воду листьях, является первым опубликованным методом, который выполняет этапы роста и переноса графена на силиконовой пластине. Этот метод позволяет технологическое применение графена в фотонике и электронике, в таких устройствах, как оптоэлектронные модуляторы, транзисторы, биосенсоры на кристалле и туннельные барьеры.
Нововведение было впервые опубликовано в Интернете в научном журнале Nature 11 декабря 2013 года.Спрос на графен в кремниевых отрасляхВ последние годы графен привлек большое внимание из-за его выдающихся электронных, оптических и механических свойств, а также его использования в качестве прозрачных проводящих пленок для сенсорных панелей электродов. Однако производство высококачественных графеновых пленок в масштабе пластин сталкивается со многими проблемами, среди которых отсутствие технологии выращивания и переноса графена с минимальными дефектами для использования в полупроводниковой промышленности.
Сказал профессор Ло, который также является главным исследователем в Центре исследования графена на факультете естественных наук NUS: «Хотя существует множество потенциальных применений гибкого графена, следует помнить, что на сегодняшний день большинство полупроводников работают на« жестких »подложках, таких как кремний и кварц ».«Прямое наращивание графеновой пленки на кремниевой пластине полезно для реализации множества оптоэлектронных приложений, но текущие исследовательские усилия по-прежнему основаны на стадии подтверждения концепции. Определенно необходим метод переноса, обслуживающий этот сегмент рынка, и которым пренебрегали в настоящее время. шумиха вокруг гибких устройств ", — добавил профессор Лох.
Вдохновляясь жуками и квакшамиЧтобы восполнить существующий технологический пробел, команда NUS во главе с профессором Ло обратила внимание на то, как жуки и древесные лягушки держат ноги прикрепленными к полностью погруженным в воду листьям, и разработала новый процесс, названный «перенос лицом к лицу».
Доктор Гао Либо, первый автор статьи и исследователь из Центра исследований графена на факультете естественных наук NUS, вырастил графен на медном катализаторном слое, покрывающем кремниевую подложку. После роста медь вытравливается, в то время как графен удерживается на месте пузырьками, которые образуют капиллярные мостики, подобные тем, которые наблюдаются вокруг лап жуков и древесных лягушек, прикрепленных к погруженным в воду листьям.
Капиллярные мостики помогают удерживать графен на поверхности кремния и предотвращают его расслоение при травлении медного катализатора. Затем графен прикрепляется к слою кремния.
Чтобы облегчить образование капиллярных мостиков, доктор Гао применил этап предварительной обработки, включающий нагнетание газов в пластину. Это помогает изменить свойства поверхности раздела и способствует образованию капиллярных перемычек во время инфильтрации жидкости для удаления катализатора. Совместное добавление поверхностно-активного вещества помогает сгладить любые складки и складки, которые могут образоваться в процессе переноса.
Промышленные приложения и новые идеиЭтот новый метод выращивания графена непосредственно на кремниевых пластинах и других жестких подложках будет очень полезен для разработки быстро развивающихся платформ графен-на-кремнии, которые показали многообещающий диапазон приложений.
Метод «непосредственного переноса», разработанный командой NUS, также применим для производственных линий периодической обработки полупроводников, таких как изготовление крупномасштабных интегральных схем на кремниевых пластинах.Чтобы продолжить свои исследования, профессор Ло и его команда оптимизируют процесс, чтобы достичь высокой производительности производства графена большого диаметра на кремнии, а также нацелить конкретные приложения на основе графена на кремнии. Команда также применяет эту технику к другим двухмерным фильмам.
Сейчас ведутся переговоры с потенциальными отраслевыми партнерами.