Een laboratorium van de Rice University heeft zijn laser-geïnduceerde grafeentechniek aangepast om hoge resolutie, patronen op micronschaal van het geleidende materiaal voor consumentenelektronica en andere toepassingen.

Laser-geïnduceerd grafeen (LIG), geïntroduceerd in 2014 door Rice chemicus James Tour, houdt in dat alles wat geen koolstof is, wordt weggebrand uit polymeren of andere materialen, de koolstofatomen achterlatend om zichzelf te herconfigureren in films van karakteristiek hexagonaal grafeen.

Het proces maakt gebruik van een commerciële laser die grafeenpatronen "schrijft" in oppervlakken die tot nu toe hout bevatten, papier en zelfs voedsel.

De nieuwe iteratie schrijft fijne patronen van grafeen in fotoresistpolymeren, lichtgevoelige materialen die worden gebruikt in fotolithografie en fotogravure.

Het bakken van de film verhoogt het koolstofgehalte, en daaropvolgende laserwerking stolt het robuuste grafeenpatroon, waarna ongelaserde fotoresist wordt weggespoeld.

Details van het PR-LIG-proces verschijnen in het tijdschrift American Chemical Society ACS Nano .

"Dit proces maakt het gebruik van grafeendraden en apparaten in een meer conventionele siliciumachtige procestechnologie mogelijk, " zei Tour. "Het zou een overgang naar de belangrijkste elektronische platforms mogelijk moeten maken."

Het Rice-lab produceerde LIG-lijnen van ongeveer 10 micron breed en honderden nanometer dik, vergelijkbaar met wat nu wordt bereikt door omslachtigere processen waarbij lasers zijn aangesloten op scanning-elektronenmicroscopen, volgens de onderzoekers.

Door LIG-lijnen te bereiken die klein genoeg zijn voor circuits, moest het laboratorium zijn proces optimaliseren. volgens afgestudeerde student Jacob Beckham, hoofdauteur van het artikel.

"De doorbraak was een zorgvuldige controle van de procesparameters, Beckham zei. "Kleine lijnen van fotoresist absorberen laserlicht, afhankelijk van hun geometrie en dikte, dus door het laservermogen en andere parameters te optimaliseren, konden we een goede conversie krijgen met een zeer hoge resolutie."

Omdat de positieve fotoresist een vloeistof is voordat deze op een substraat wordt gesponnen om te laseren, het is eenvoudig om de grondstof te dopen met metalen of andere additieven om deze aan te passen voor toepassingen, zei toer.

Mogelijke toepassingen zijn onder meer on-chip microsupercondensatoren, functionele nanocomposieten en microfluïdische arrays.