Вчені знайшли новий метод вирощування і кріплення графена до кремнієвої підкладці електронних пристроїв
Дослідники з Національного університету Сінгапуру (National University of Singapore, NUS) розробили новий високоефективний метод вирощування і закріплення високоякісного графену на поверхні кремнію або інших твердих матеріалів. В основу цього методу лягла ідея, почерпнута дослідниками з живої природи, точно таким же способом деякі види жуків і деревних жаб міцно утримуються на поверхні гладких і вологих листя рослин.
Нагадаємо нашим читачам, що графен є матеріалом, що має цілий ряд унікальних електричних, механічних, хімічних і оптичних властивостей, що робить його одним з основних кандидатів у якості матеріалу для електроніки майбутніх поколінь. Але до останнього часу не існувала практичного способу вирощування і надійного кріплення високоякісної графенової плівки до елементів напівпровідникових чіпів, все, чого вдалося домогтися вченим - це "острівці" графену, розмірами в декілька нанометрів, які відшаровувалися від заснування при першому ж несприятливому зовнішньому впливі.
Новий процес, розроблений сінгапурськими вченими, дозволить без обмежень почати створювати і використовувати графенові плівки, практично не мають дефектів, розміри яких співмірні з розмірами чіпів електронних і фотонних пристроїв, таких, як транзистори, елементи сенсорних дисплеїв, оптикоэлектронные модулятори і датчики різних типів.
Як і інші технології вирощування графена, новий процес передбачає вирощування вуглецевої плівки на поверхні мідного каталізатора, яким покриваються необхідні ділянки кремнієвої підкладки. За рахунок деяких хитрощів графенову плівка, вирощувана на каталізаторі, формується у вигляді хвилястої поверхні, "бульбашки" якої формують капілярні "мости", подібні схожим утворень на лапках жуків і жаб, завдяки яким ці живі організми міцно утримуються на поверхні абсолютно гладких листя.
Ці капілярні мости дозволять графену бути міцно прикріпленим до кремнієвої поверхні, що запобігає його відшарування, утворення тріщин і вигинів, навіть під час такої операції, як видалення мідного каталізатора та гравірування отриманої багатошарової структури. Для створення капілярних мостів на етапі попередньої підготовки підкладки її насичують газом, а потім утворюються газові бульбашки дозволяють розгладити будь-які вигини і складки, які утворюються при процедурі видалення мідного каталізатора.
Новий процес дозволяє вирощувати графенових плівку безпосередньо на кремнієвих підкладках, що дозволяє уникнути великої кількості дефектів і шлюбу, які виникають при перенесенні раніше синтезованої графенової плівки на основу. Така особливість нового процесу може забезпечити швидке поява нових електронних приладів на основі графена, характеристики яких у багато разів перевершують характеристики звичайних кремнієвих напівпровідників. Більше того, технологія вирощування графену на кремнієвій підкладці повністю сумісна з існуючим обладнанням потокового виробництва електронних чіпів, що може істотно полегшити впровадження цієї технології у життя. А в даний час сінгапурські вчені вже ведуть переговори з деякими провідними виробниками напівпровідникових приладів з метою спільного впровадження розробленої ними технології.