(PhysOrg.com) -- Het vinden van een eenvoudige, schaalbare manier om grafeen te modelleren voor toekomstige elektronicatoepassingen is een van de grootste uitdagingen voor grafeenonderzoekers. Hoewel lithografie op grote schaal wordt gebruikt om grafeenpatronen voor elektronische apparaten te maken, de meerdere verwerkingsstappen maken het te complex voor grootschalig gebruik. In een recente studie, wetenschappers hebben ontdekt dat een gemotoriseerde, beweegbare rol kan een polymeeroplossing op een grafeenoppervlak afzetten in periodiek gestreepte en kruisgestreepte patronen, die ze gebruikten om een ​​transistor te maken. Door verschillende stappen bij lithografie te elimineren, de nieuwe techniek zou kunnen leiden tot een goedkope methode om op grote schaal grafeenpatronen te produceren voor een verscheidenheid aan elektronische apparaten.

De onderzoekers, van het Korea Electronics Technology Institute en Sungkyunkwan University, zowel in Gyeonggi-do, Korea; het Ulsan Nationaal Instituut voor Wetenschap en Technologie in Ulsan, Korea; en Korea University in Seoel, Korea, hebben hun studie gepubliceerd in een recent nummer van Nano-brieven.

"We hebben laten zien hoe een zelf-assemblage-gemedieerd proces kan worden toegepast om grafeen-micropatronen op flexibele substraten te fabriceren, ” vertelde professor Kwang Suh van de Universiteit van Korea: PhysOrg.com . "Dit proces biedt een schaalbare en compatibele methodologie voor de grootschalige en roll-to-roll-productie van grafeenpatronen."

Het doel van het onderzoek was om zeer geordende patronen van PMMA-polymeeroplossing (ook bekend als plexiglas in vaste vorm) te produceren op een enkellaagse grafeenfilm die op een flexibel substraat is bereid. Het PMMA beschermt specifieke delen van het grafeen terwijl het grafeen wordt geëtst door een plasmabehandeling. Nadat het PMMA is afgewassen, grafeenpatronen lijken geëtst in gebieden die niet werden gedekt door PMMA.

Om de PMMA-polymeeroplossing op het grafeen te modelleren, de onderzoekers plaatsten een roller op het grafeen, en de rol werd met een bepaalde snelheid door een bovenste gemotoriseerde plaat geduwd. Toen de onderzoekers de PMMA-oplossing in een besloten ruimte tussen de rol en het grafeenoppervlak laadden, de PMMA-oplossingsrand (d.w.z. contactlijn) een continue stick-slip beweging ondergaat vanwege de concurrentie tussen de pinning- en capillaire krachten. Als resultaat, periodiek gestreepte PMMA-patronen worden over grote oppervlakken op het grafeenoppervlak gevormd.

Deze methode produceerde PMMA-strepen met bijna gelijkwaardige tussenruimte en een breedte van ongeveer 18 micrometer. Door de grafeenfilm 90° te draaien, de onderzoekers konden ook kruisgestreepte patronen fabriceren.

“Onze aanpak is niet alleen goedkoop, maar heeft ook diverse toepasbaarheid, omdat het op zowel flexibele als stijve ondergronden kan lopen; en het is veel eenvoudiger dan het conventionele fotolithografische proces, ” zei Dr. Woo Seok Yan van het Korea Electronics Technology Institute.

Om de elektronische eigenschappen van de uiteindelijke grafeenpatronen te onderzoeken, de onderzoekers fabriceerden flexibele op grafeen gebaseerde veldeffecttransistoren op basis van de patronen. Na het toevoegen van elektroden en een ion-gel gate-diëlektricum, de onderzoekers testten de transistor en ontdekten dat deze een goede elektronenmobiliteit vertoont bij lage spanningen. Dezelfde techniek kan worden gebruikt om een ​​verscheidenheid aan op grafeen gebaseerde apparaten te fabriceren.

“Met de voordelen van zijn eenvoud, hoge doorvoer, en schaalbaarheid tot de roll-to-roll-verwerking, dit proces is veelbelovend voor de integratie van grafeen in praktische elektronische apparaten zoals veldeffecttransistoren en sensoren, ' zei Jan.

Yan en Suh voegden eraan toe dat ze van plan zijn de techniek uit te breiden naar kleinere schalen.

“Uitbreiding van dit zelfassemblageproces kan leiden tot een nog grotere verscheidenheid aan complexe grafeenpatronen op nanometerschaal, ' zei Suus. "We concentreren ons nu op de high-throughput en roll-to-roll fabricage van grafeenpatronen met nanoarchitectuur op basis van deze techniek."

Copyright 2012 PhysOrg.com.
Alle rechten voorbehouden. Dit materiaal mag niet worden gepubliceerd, uitzending, geheel of gedeeltelijk herschreven of herverdeeld zonder de uitdrukkelijke schriftelijke toestemming van PhysOrg.com.