Ученые ТПУ научились «перезаписывать» свойства графена для углеродной фотоники и электроники
Он основан на гибкой и недорогой технологии, которая позволяет быстро настраивать и переписывать свойства материала без сложного дорогостоящего оборудования. В будущем метод может помочь в создании новых типов полностью углеродных электронных компонентов, включая датчики, фотоэлементы и каталитические устройства.
Новая технология представляет собой электрохимическую литографию с использованием катализатора (CEEL). Она состоит из трех этапов: сначала ученые с помощью электрокатализатора дисульфида молибдена окисляют поверхность графита до оксида графена. Затем на полученных образцах с помощью лазерной обработки частично восстанавливают оксид графена с микрометровой точностью (LrGo). Далее электрическими и химическими методами политехники направленно формируют плазмонно-активные участки.
«Идея предложенной нами технологии в том, чтобы «писать», «стирать» и «перезаписывать» слои с различной степенью окисления графена без их полного разрушения. По сути, это универсальный способ, который позволяет создать на одной углеродной платформе электронные, оптические и химические устройства. Причем глубина обработки может быть разной, и таким образом можно создать многослойные структуры. Мы использовали это для формирования первого в мире полностью углеродного монолитного полевого транзистора с обратным затвором», — отмечает руководитель проекта, профессор Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ Рауль Родригес.
Результаты исследований с помощью атомно-силовой микроскопии, рамановской, сканирующей и рентгеновской фотоэлектронной микроскопии подтвердили, что процессы нового метода происходят локально и контролируются. Подход ученых ТПУ, в отличии от аналогов, работает без использования агрессивных кислот и условий. По словам политехников, главным открытием стало, что дисульфид молибдена играет ключевую роль в качестве электрокатализатора для формирования более однородных слоев оксида графена, которые важны для создания высокотехнологичных устройств. За счет возможности перезаписывать слои метод позволяет адаптировать будущие технологии под конкретные задачи фотоники, биомедицинских сенсоров и электроники.
«Формирование слоя оксида графена на подложке из графита позволяет получить яркие и прочные пленки. Такие цвета называются структурными, потому что они определяются толщиной слоя. Свою стабильность они сохраняют не менее шести недель. Это ценно для применения таких фотонных структур. При том, технология чувствительно реагирует на температуру и дыхание, что может быть полезным при разработке новых оптических сенсоров», — добавляет участник проекта, аспирант ТПУ Павел Бахолдин.
В исследовании приняли участие ученые научной группы TERS-Team Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий Томского политеха, Университет электронных наук и технологий Китая и Сычуаньского университета (Китай).
Источник: пресс-служба Томского политехнического университета