Wetenschappers van het Skoltech Center for Photonics and Quantum Materials (CPQM) hebben een nieuwe methode ontwikkeld om de opto-elektrische eigenschappen van enkelwandige koolstofnanobuizen (SWCNT) te verfijnen door een vernevelde doteringsoplossing op hun oppervlak aan te brengen, waardoor nieuwe wegen worden geopend voor SWCNT-toepassing in opto-elektronica. De resultaten van hun onderzoek zijn gepubliceerd in The Journal of Physical Chemistry Letters .

Dit jaar zijn op de markt opvouwbare en buigbare schermen verschenen, de ontwikkeling van unieke materialen ondersteunen en de weg vrijmaken voor de volgende generatie producten van vrijwel elke vorm en grootte. Transparante geleidende films (TCF) gemaakt met behulp van een geavanceerde oplossing, SWCNT, worden gezien als het belangrijkste element van flexibele en transparante elektronica. In tegenstelling tot de gebruikelijke n-type transparante starre geleiders, zoals met tin gedoteerd indiumoxide of met aluminium gedoteerd zinkoxide, de flexibele en rekbare SWCNT-films hebben p-type (gattype) geleidbaarheid. Slechte controle over de elektronische eigenschappen van SWCNT is echter de grootste belemmering voor hun brede industriële gebruik. Dit geldt met name voor opto-elektronische toepassingen, die vaak een efficiënte controle over de geleidbaarheid en Fermi-niveaus vereisen, onder andere.

Koolstofnanobuisjes worden gewoonlijk behandeld met een dopingmiddel.

"De geleidbaarheid van SWCNT wordt verbeterd met behulp van een van de drie meest voorkomende dopingmethoden:drop-casting, spincoating of dipcoating, die de weerstand van ongerepte SWCNT-films aanzienlijk kan verminderen (tot 15 keer), maar er niet in slaagt om ruimtelijke uniformiteit te garanderen en een slechte schaalbaarheid heeft. Dit leidt tot niet-uniforme verdamping van het vloeibare oplosmiddel, wat resulteert in een koffie-ringeffect. Bovendien, geen van deze technieken maakt nauwkeurige controle over het Fermi-niveau in de SWCNT-films mogelijk, " legt Skoltech PhD-student uit, Alexey Tsapenko.

Wetenschappers van het Skoltech-lab onder leiding van professor Albert Nasibulin ontwikkelden een nieuwe aanpak die zorgt voor uniforme, controleerbare en gemakkelijk reproduceerbare aërosoldoping van SWCNT. De met de nieuwe methode behaalde prestaties zijn baanbrekend, aanleiding geven tot de vervanging van de momenteel heersende stijve transparante metaaloxide geleiders door flexibele en transparante elektronica, en het creëren van nieuwe toepassingen op basis van sterk geleidende transparante films.

"Onze methode maakt een gemakkelijke afstemming van SWCNT-filmparameters mogelijk dankzij tijdgestuurde afzetting van dopingaerosoldeeltjes, " voegt Alexey toe.

De onderzoekers die bij het project betrokken zijn, merken op dat de nieuwe fine-tuning-aanpak die speciaal is ontwikkeld voor koolstofnanobuisjes, kan worden toegepast op elektronische structuren van andere laagdimensionale materialen.