211service.com
Lielāks, elastīgāks grafēns
Korejas pētnieki ir atraduši veidu, kā izgatavot lielas grafēna plēves, kas ir gan izturīgas, gan elastīgas un kurām ir pagaidām labākās elektriskās īpašības. Šīs atomu biezās oglekļa loksnes ir daudzsološs materiāls elastīgu, caurspīdīgu elektrodu un tranzistoru izgatavošanai plakanā ekrāna displejiem. Grafēns var radīt arī salokāmus organisko gaismas diožu (OLED) displejus un organiskās saules baterijas. Tomēr nav bijis viegli atrast veidu, kā izgatavot lielas, augstas kvalitātes grafēna loksnes.
Liela un locīta: caurspīdīga grafēna plēve, pa diviem centimetriem katrā pusē, stiepjas un lokās, kad to pārnes uz gumijas zīmoga. Zīmogu var izmantot, lai uzklātu plēvi uz jebkura substrāta.
Pētnieki no Sungkyunkwan universitātes un Samsung Advanced Institute of Technology, Suvonā, Korejā, ir izgatavojuši centimetrus platas grafēna plēves, kas ir par 80 procentiem caurspīdīgas un kuras var saliekt un izstiept, nesalaužot un nezaudējot elektriskās īpašības. Citi ir izgatavojuši lielas grafēna plēves, izmantojot vienkāršākus paņēmienus, bet jaunās plēves ir 30 reizes vadošākas. Turklāt jaunās plēves ir viegli pārnest uz dažādām pamatnēm. Mēs esam pierādījuši, ka grafēns ir viens no labākajiem materiāliem elastīgai caurspīdīgai elektronikai, saka Bjūns Hī Hons , kurš vadīja darbu, kas ir publicēts Daba .
Grafēns ir lielisks vadītājs, un tas pārvadā elektronus desmitiem reižu ātrāk nekā silīcijs. Tas varētu aizstāt trauslos indija alvas oksīda (ITO) elektrodus, kas pašlaik tiek izmantoti displejos, organiskajās saules baterijās un skārienekrānos. Grafēna tranzistori varētu aizstāt arī silīcija plānslāņa tranzistorus, kas nav caurspīdīgi un ir grūti izgatavoti uz plastmasas.
Vienkāršākais veids, kā izgatavot nelielas augstas kvalitātes grafēna pārslas, ir nolobīt grafēna slāņus no grafīta (kas būtībā ir tikai grafēna lokšņu kaudze). Pagājušajā gadā grupa, kuru vadīja Rutgersa universitātes materiālzinātņu un inženierzinātņu profesors Manish Chhowalla izstrādāja metodi centimetru mēroga gabalu izgatavošanai praktiskiem pielietojumiem. Pētnieki izšķīdināja grafīta oksīdu ūdenī, izveidojot atsevišķu grafēna oksīda lokšņu suspensiju, ko viņi uzklāja uz elastīga substrāta.
Korejas pētnieki izmanto metodi, ko sauc par ķīmisko tvaiku pārklāšanu. Pirmkārt, tie uz silīcija substrāta uzklāj 300 nanometru biezu niķeļa slāni. Pēc tam viņi uzsilda šo substrātu līdz 1000 Cº metāna klātbūtnē un pēc tam ātri atdzesē līdz istabas temperatūrai. Tas atstāj aiz sevis grafēna plēves, kas satur sešus līdz desmit grafēna slāņus virs niķeļa. Rakstot niķeļa slāni, pētnieki var izveidot rakstainas grafēna plēves.
Citi, piemēram, MIT elektroinženieru profesors Jing Kong , strādā pie līdzīgas pieejas lielu grafēna gabalu izgatavošanai. Bet Korejas pētnieki ir veikuši darbu soli tālāk, pārnesot plēves uz elastīgiem substrātiem, vienlaikus saglabājot augstu kvalitāti. Pārsūtīšana tiek veikta vienā no diviem veidiem. Viens no tiem ir niķeļa kodināšana šķīdumā, lai grafēna plēve peldētu uz tās virsmas un būtu gatava uzklāšanai uz jebkura substrāta. Vienkāršāks triks ir izmantot gumijas zīmogu, lai pārsūtītu filmu.
Kolumbijas universitātes fizikas profesors Filips Kims , kurš ir jaunā dokumenta līdzautors, saka, ka ķīmiskā tvaiku pārklāšana ir viens no lētākajiem veidiem, kā lielā mērogā izgatavot kvalitatīvu grafēnu, un tam vajadzētu būt saderīgam ar esošajām pusvadītāju ražošanas tehnoloģijām. Šobrīd pētnieki var izgatavot četru collu gabalus, bet Hong saka, ka viņi varētu viegli palielināt procesu.
Hongs saka, ka jaunās grafēna plēves ir mazāk bojātas nekā agrāk ražotās, tāpēc tās ir aptuveni 30 reizes vadošākas un tām ir aptuveni 20 reizes lielāka mobilitāte nekā iepriekšējām grafēna loksnēm. Vadītspēja ir pietiekama dažām sākuma līmeņa lietojumprogrammām mazos LCD displejos un skārienpaneļa displejos, saka Lai sazinātos ar Jangu , materiālu zinātnes un inženierzinātņu profesors Kalifornijas Universitātē, Losandželosā. Tomēr viņš piebilst, ka vadītspējai joprojām vajadzētu būt 10 reizes labākai, lai aizstātu ITO organiskajās saules baterijās un OLED.
Tiek apsvērti daudzi citi materiāli caurspīdīgai, saliekamai elektronikai. Oglekļa nanocaurules varētu būt smags konkurents. Piemēram, pētnieki gūst panākumus, veidojot elastīgus nanocaurules tranzistorus un Unidīms , kas atrodas Menlo Parkā, Kalifornijā, drīzumā sāks pārdot ar nanocaurulēm pārklātas plastmasas plēves, kuras varētu izmantot displeju ITO pārklājumu vietā.
Citi ir izgatavojuši elastīgus, caurspīdīgus tranzistorus, izmantojot indija oksīda pārklājumus vai cinka oksīda un indija oksīda nanovadus. Tikmēr Mičiganas universitātes pētnieki ir izgatavojuši caurspīdīgus elektrodus, izmantojot ļoti plānu metāla stiepļu režģi.
Grafēna priekšrocība varētu būt tā izcilā izturība un augstā mobilitāte (paredzams, ka tā ir divreiz lielāka nekā nanocaurulēm). Raisas universitātes grafēna pētnieks Tao He saka, ka jauno filmu vadītspējas un mobilitātes vērtības ir iespaidīgas. Es neredzēju nevienu [citu darbu], kas būtu līdzīgs vai salīdzināms ar šo, viņš saka, piebilstot, ka jaunais darbs varētu padarīt iespējamu elastīgas grafēna elektronikas liela mēroga un zemu izmaksu ražošanu.