Wetenschap
Pulsbestralingstechniek bij lage temperatuur maakt flexibele opto-elektronische apparaten mogelijk
De synthese van dunne films van metallische anorganische verbindingen vereist doorgaans processen bij hoge temperaturen, wat hun toepassingen op flexibele substraten belemmert. Onlangs heeft een onderzoeksteam van de City University of Hong Kong (CityUHK) een pulsbestralingstechniek ontwikkeld die in extreem korte tijd onder ultralage temperaturen een verscheidenheid aan dunne films synthetiseert.
De strategie pakt effectief de compatibiliteits- en kostenproblemen van traditionele hoge-temperatuursynthese aan, en de vervaardigde thermo-elektrische films vertonen uitstekende opto-elektronische prestaties in het zichtbare en nabij-infrarode spectrumbereik, wat veelbelovend is voor draagbare elektronica en geïntegreerde opto-elektronische circuits.
"Schaalbare filmfabricage is de sleutel tot het voldoen aan de eisen van opto-elektronische apparaten van de volgende generatie. Onze vooruitgang in dit werk vermijdt op ingenieuze wijze de problemen met traditionele dunne-filmvoorbereidingstechnieken, waardoor het breder toepasbaar wordt voor praktisch gebruik", aldus professor Johnny Ho, Associate Vice Vice President. -President (Enterprise) en hoogleraar bij de afdeling Materials Science and Engineering van CityU, die het onderzoek leidde.
Het belangrijkste voordeel van de in dit onderzoek ontwikkelde synthesetechniek bij lage temperatuur is de toepasbaarheid ervan op verschillende flexibele substraten. Het onderzoeksteam deed ook een intrigerende ontdekking met betrekking tot het thermische effect van deze substraten op de opto-elektronische respons van de resulterende thermo-elektrische dunne films. Deze bevinding opent mogelijkheden voor het bereiken van breedspectrumdetectiemogelijkheden.
Het artikel, getiteld "Pulse bestralingssynthese van metaalchalcogeniden op flexibele substraten voor verbeterde fotothermo-elektrische prestaties", is gepubliceerd in het tijdschrift Nature Communications .
De vraag naar flexibele opto-elektronische apparaten heeft de behoefte aan geavanceerde technieken met hoge doorvoer en lage verwerkingstemperaturen doen ontstaan. Wanneer echter kristallijne films nodig zijn, zijn aanvullende processen bij hoge temperatuur vereist. Deze vereiste brengt aanzienlijke uitdagingen met zich mee bij het werken met thermisch onstabiele substraten en andere apparaatcomponenten.
Om deze obstakels te overwinnen heeft het onderzoeksteam een nieuwe pulsbestralingssynthesemethode ontwikkeld die zowel een lage verwerkingstemperatuur als een ultrakorte reactietijd bereikt, waarmee de mogelijkheden van conventionele technieken worden overtroffen.
Met de nieuwe methode voor het vervaardigen van dunne metaalsulfidefilms bij lage temperaturen kunnen deze detectoren nu betere prestaties behalen op geschikte flexibele substraten. Dit creëert opwindende mogelijkheden voor thermische beeldtoepassingen op het gebied van veiligheidsmonitoring, branddetectie, militaire surveillance en andere gebieden.
Bovendien maakt het fotothermo-elektrische effect de omzetting van onzichtbaar infrarood licht in elektrische signalen mogelijk, waardoor de weg wordt vrijgemaakt voor toepassingen in hogesnelheidscommunicatie en optische signaalverwerking.
Vooruitblikkend omvatten de plannen van het onderzoeksteam voornamelijk het optimaliseren van de prestaties en het aanpassen van parameters, het uitbreiden van materiaalsystemen en het onderzoeken van de integratie en haalbaarheid van praktische toepassingen. Deze inspanningen zijn bedoeld om het potentieel van dunne films van gesynthetiseerde metallische anorganische verbindingen bij lage temperatuur verder te vergroten en de weg vrij te maken voor de realisatie van geavanceerde flexibele opto-elektronische apparaten.