La síntesis de películas delgadas de compuestos inorgánicos metálicos generalmente requiere procesos de alta temperatura, lo que dificulta sus aplicaciones sobre sustratos flexibles. Recientemente, un equipo de investigación de la Universidad de la ciudad de Hong Kong (CityUHK) desarrolló una técnica de irradiación por pulsos que sintetiza una variedad de películas delgadas en un tiempo extremadamente corto a temperaturas ultrabajas.
La estrategia aborda eficazmente los problemas de compatibilidad y costo de la síntesis tradicional a alta temperatura, y las películas termoeléctricas preparadas exhiben un excelente rendimiento optoelectrónico en el rango del espectro visible e infrarrojo cercano, lo cual es prometedor para la electrónica portátil y los circuitos optoelectrónicos integrados.
"La fabricación de películas escalables es clave para cumplir con los requisitos de los dispositivos optoelectrónicos de próxima generación. Nuestro progreso en este trabajo evita ingeniosamente las dificultades con las técnicas tradicionales de preparación de películas delgadas, lo que las hace más aplicables para uso práctico", afirmó el profesor Johnny Ho, vicepresidente asociado. -Presidente (Empresa) y Profesor del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales de CityU, quien dirigió el estudio.
La ventaja clave de la técnica de síntesis a baja temperatura desarrollada en este estudio es su aplicabilidad a varios sustratos flexibles. El equipo de investigación también hizo un descubrimiento intrigante sobre el efecto térmico de estos sustratos en la respuesta optoelectrónica de las películas delgadas termoeléctricas resultantes. Este hallazgo abre oportunidades para lograr capacidades de detección de amplio espectro.
El artículo, titulado "Síntesis de irradiación por impulsos de calcogenuros metálicos sobre sustratos flexibles para un rendimiento fototermoeléctrico mejorado", se publica en la revista Nature Communications. .
La demanda de dispositivos optoelectrónicos flexibles ha estimulado la necesidad de técnicas avanzadas con alto rendimiento y bajas temperaturas de procesamiento. Sin embargo, cuando se requieren películas cristalinas, se requieren procesos adicionales de alta temperatura. Este requisito plantea desafíos importantes cuando se trabaja con sustratos térmicamente inestables y otros componentes del dispositivo.
Para superar estos obstáculos, el equipo de investigación desarrolló un nuevo método de síntesis de irradiación por pulsos que logra una temperatura de procesamiento baja y un tiempo de reacción ultracorto, superando las capacidades de las técnicas convencionales.
Con el nuevo método para preparar películas delgadas de sulfuro metálico a bajas temperaturas, estos detectores ahora pueden lograr un mayor rendimiento en sustratos flexibles adecuados. Esto crea interesantes posibilidades para aplicaciones de imágenes térmicas en monitoreo de seguridad, detección de incendios, vigilancia militar y otros campos.
Además, el efecto fototermoeléctrico permite la conversión de luz infrarroja invisible en señales eléctricas, allanando el camino para aplicaciones en comunicaciones de alta velocidad y procesamiento de señales ópticas.
De cara al futuro, los planes del equipo de investigación implican principalmente optimizar el rendimiento y ajustar parámetros, expandir los sistemas de materiales y explorar la integración y viabilidad de aplicaciones prácticas. Estos esfuerzos tienen como objetivo mejorar aún más el potencial de las películas delgadas de compuestos inorgánicos metálicos sintetizados a baja temperatura y allanar el camino para la realización de dispositivos optoelectrónicos flexibles avanzados.
Más información: Yuxuan Zhang et al, Síntesis de irradiación por pulsos de calcogenuros metálicos sobre sustratos flexibles para mejorar el rendimiento fototermoeléctrico, Nature Communications (2024). DOI:10.1038/s41467-024-44970-4
Información de la revista: Comunicaciones sobre la naturaleza
Proporcionado por la Universidad de la ciudad de Hong Kong