Onderzoekers van de Universiteit van Exeter hebben een baanbrekende productiemethode ontwikkeld voor heterostructurele apparaten, op basis van 2D-materialen zoals grafeen.

De nieuwe studie, gepubliceerd in Natuurcommunicatie , richt zich op een productiemethode, gebaseerd op mechanische slijtage, waar meerlaagse structuren worden gevormd door verschillende Van der Waals-materiaalpoeders direct op elkaar te schuren.

De nieuwe techniek zag scherpe hetero-interfaces ontstaan ​​voor bepaalde heterostructuurcombinaties. De resultaten maken de weg vrij voor de ontsluiting van een breed scala aan op hetero-interface gebaseerde apparaten.

Om de toepasbaarheid van deze methode aan te tonen, onderzoekers demonstreerden een groot aantal verschillende functionele apparaten zoals weerstanden, condensatoren, transistoren, dioden en fotovoltaïsche energie.

Het werk demonstreerde ook het gebruik van deze films voor energietoepassingen zoals in tribo-elektrische nanogeneratorapparaten en als katalysator in de waterstofevolutiereactie.

Darren Nuting, van de Universiteit van Exeter en co-auteur van de studie zei:"De productiemethode is heel eenvoudig, je kunt binnen ongeveer 10 minuten van kaal substraat naar functioneel heterostructuurapparaat gaan.

"Dit is allemaal zonder de noodzaak van complexe groeiomstandigheden, 20 uur ultrasoonapparaat of rommelige vloeibare faseproductie.

"De methode is toepasbaar op elk 2-D materiaalkristal, en kan gemakkelijk worden geautomatiseerd om heterostructuren van willekeurige grootte en complexiteit te produceren. Dit zorgt voor de productie van een overvloed aan apparaatmogelijkheden met superieure prestaties dan degene die zijn gemaakt met behulp van meer complexe methoden."

Dr. Freddie Withers, ook van de Universiteit van Exeter en hoofdauteur voegde toe:"Het meest interessante en verrassende aspect van dit werk is dat scherp gedefinieerde hetero-interfaces kunnen worden gerealiseerd door directe slijtage, waarvan we aanvankelijk verwachtten dat het zou leiden tot een vermenging van materialen bij het direct laag voor laag schuren. Deze observatie maakt het mogelijk om een ​​groot aantal verschillende apparaten te realiseren via een uiterst eenvoudig en goedkoop fabricageproces.

"We ontdekten ook dat de prestaties van onze materialen aanzienlijk beter presteren dan de prestaties van concurrerende, schaalbare productietechnologieën voor 2D-materialen. We denken dat dit te wijten is aan grotere kristallietafmetingen en schonere kristallietinterfaces in onze films. Gezien de rudimentaire ontwikkeling van het schuurproces dus ver, het zal interessant zijn om te zien hoe ver we de prestatieniveaus kunnen pushen."

Heterostructuren gevormd door afgesleten van der Waals-materialen wordt gepubliceerd in Natuurcommunicatie .