Разработана методика «скоростного» производства графеновых устройств
 Софокусное флуоресцентное изображение образца. Увеличенный фрагмент показывает контакт металлического электрода с графеновой пластиной. (кликните картинку для увеличения) |
|
||||||||
Традиционно создание графеновых устройств состоит из нескольких этапов, один из которых – это расположение металлических электродов на заранее подготовленной конструкции, где уже размещены фрагменты графена. Поскольку графен – это одноатомный слой углерода, для этого необходимо задействовать технологии атомно-силовой микроскопии. Кроме того, необходимо использовать специальную подложку с маркерами, чтобы иметь возможность обнаружить точки, в которых к размещенным заранее графеновым пластинам требуется «подключить» металлические электроды.
Маркеры и электроды производятся методикой электронно-лучевой литографии (electron beam lithography, EBL), т.е. для их изготовления требуется уже как минимум второй инструмент. Также используется третий прибор, который позволяет оценить качество графена, т.е. понять, удалось ли достичь одноатомного слоя молекул углерода или же это просто тонкий, но многоатомный слой кристалла графита. Обычно эту роль выполняет рамановский спектрометр.
Очевидно, что использование множества инструментов усложняет процесс производства устройств на базе графена, повышая стоимость результата. Но научная группа из Max Planck Institute предложила другой вариант, подразумевающий использование лишь одного единственного инструмента. Результаты своей работы ученые опубликовали в журнале Nanotechnology.
Предложенный подход основан на явлении подавления флуоресценции. В разработанной ими методике флуоресцентное излучение, испускаемое специальным красителем, подавляется пластинками графена, давая исследователям четкое представление о расположении пластин этого материала на подложке.
Для того, чтобы реализовать этот подход, основание, на поверхности которого были предварительно размещены пластины графена, покрывается специальным красителем (фактически, флуоресцентной краской). Затем образец загружается в специальный микроскоп, использующий для изображения поверхности лазерное излучение (лазерный софокусный микроскоп). В местах, где присутствуют листы графена, флуоресцентное излучение ослабляется, что позволяет немедленно их обнаружить. Важно, что интенсивность остаточного флуоресцентного излучения может служить индикатором того, сколько слоев атомов углерода присутствует в графитовых пластинах, т.е. даст быстрый ответ на вопрос являются ли эти пластины действительно одноатомными.
Такой подход избавляет ученых от необходимости сложного поиска точек, куда необходимо «подключить» металлические электроды, при этом не требует использования никаких промежуточных «маркеров». Если несколько модифицировать инструмент, добавив к нему лазер с другой длиной волны, то им можно будет сразу же «подключать» электроды, воспользовавшись методикой литографии.
Предложенный подход позволяет существенно упростить и ускорить производство устройств на основе графена. Не стоит и говорить о том, что отсутствие «промежуточного маркера» также значительно удешевляет эту процедуру.
Также по теме:
Источники: