Investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte han desarrollado una nueva forma de transferir películas semiconductoras delgadas, que tienen un solo átomo de espesor, sobre sustratos arbitrarios, allanando el camino para dispositivos informáticos o fotónicos flexibles. La técnica es mucho más rápida que los métodos existentes y puede transferir perfectamente las películas delgadas a escala atómica de un sustrato a otros. sin causar grietas.

En cuestión están las películas delgadas de sulfuro de molibdeno (MoS2) que tienen solo un átomo de espesor, desarrollado por primera vez por el Dr. Linyou Cao, profesor asistente de ciencia e ingeniería de materiales en NC State. MoS2 es un material semiconductor económico con propiedades electrónicas y ópticas similares a los materiales que ya se utilizan en la industria de los semiconductores.

"El objetivo final es utilizar estas películas delgadas semiconductoras de capa atómica para crear dispositivos que sean extremadamente flexibles, pero para hacer eso necesitamos transferir las películas delgadas del sustrato que usamos para hacerlo a un sustrato flexible, "dice Cao, quien es el autor principal de un artículo sobre la nueva técnica de transferencia. "No se puede hacer la película delgada sobre un sustrato flexible porque los sustratos flexibles no pueden soportar las altas temperaturas que necesita para hacer la película delgada".

El equipo de Cao fabrica películas de MoS2 que tienen un átomo de espesor y hasta 5 centímetros de diámetro. Los investigadores necesitaban encontrar una manera de mover esa fina película sin arrugarla ni agrietarla. lo cual es un desafío debido a la extrema delicadeza de la película.

"Para poner ese desafío en perspectiva, una película delgada de un átomo de espesor que tiene 5 centímetros de ancho equivale a un trozo de papel del ancho de una gran ciudad, ", Dijo Cao." Nuestro objetivo es transferir tan grande, papel fino de una ciudad a otra sin causar daños ni arrugas ".

Las técnicas existentes para transferir películas tan delgadas de un sustrato se basan en un proceso llamado grabado químico, pero los productos químicos involucrados en ese proceso pueden dañar o contaminar la película. El equipo de Cao ha desarrollado una técnica que aprovecha las propiedades físicas del MoS2 para transferir la película delgada utilizando solo agua a temperatura ambiente. un pañuelo y unas pinzas.

MoS2 es hidrofóbico:repele el agua. Pero el sustrato de zafiro sobre el que crece la película delgada es hidrófilo:atrae el agua. La nueva técnica de transferencia de Cao funciona aplicando una gota de agua a la película delgada y luego pinchando el borde de la película con unas pinzas o un bisturí para que el agua pueda comenzar a penetrar entre el MoS2 y el zafiro. Una vez que ha comenzado a penetrar, el agua empuja hacia el hueco, flotando la fina película en la parte superior. Los investigadores usan un pañuelo para absorber el agua y luego levantan la película delgada con pinzas y la colocan sobre un sustrato flexible. Todo el proceso lleva un par de minutos. El grabado químico lleva horas.

"El agua rompe la adhesión entre el sustrato y la película delgada, pero es importante eliminar el agua antes de mover la película, "Cao dice". De lo contrario, La acción capilar haría que la película se doblara o doblara al levantarla.

"Esta nueva técnica de transferencia nos acerca un paso más al uso de MoS2 para crear computadoras flexibles, "Agrega Cao." Actualmente estamos en el proceso de desarrollar dispositivos que utilizan esta tecnología ".