Một nhóm nghiên cứu gia đến từ Trường Đại học Quốc gia Singapore do giáo sư Loh Kian Ping dẫn đầu đã xây dựng thành công 1 phương pháp cải tiến để tạo ra và truyền graphene chất lượng cao vào silicon và nhiều chất nền cứng khác, mở ra nhiều cơ hội để sử dụng graphene trong các ứng dụng có giá trị cao mà hiện tại chưa thể thực hiện được về mặt công nghệ.
Bước đột phát này lấy cảm hứng từ cách loài ong và ếch cây bám chân vào lá chìm dưới nước. Kỹ thuật này cho phép ứng dụng graphene vào ngành quang tử học và điện tử học, cho các thiết bị như bộ điều biến quang điện tử, các bán dẫn và các cảm biến sinh học trên vi chip chẳng hạn.
Nhu cầu graphene trong các ngành công nghiệp dựa vào silicon
Graphene đã thu hút sự chú ý trong nhiều năm trở lại đây nhờ các thuộc tính điện tử, quang học và cơ học nổi trội của nó, cũng như ứng dụng làm màng dẫn điện trong suốt của nó cho các màn hình cảm ứng của điện cực. Tuy nhiên, việc sản xuất những lớp màng graphene chất lượng cao gặp phải nhiều thách thức, trong số đó là do thiếu kỹ thuật phát triển và truyền graphene với ít khiếm khuyết để sử dụng trong các ngành công nghiệp bán dẫn.
Giáo sư Loh cho biết: “Mặc dù có nhiều ứng dụng tiềm năng đối với graphene mềm dẻo, nhưng phải nhớ rằng cho đến nay thì hầu hết các bán dẫn đều phải hoạt động trên những chất nền cứng như silicon và thạch anh chẳng hạn”.
“Việc tạo trực tiếp lớp màng graphene trên bánh bán dẫn silic rất hữu ích đối với rất nhiều ứng dụng quang điện tử, nhưng các nỗ lực nghiên cứu hiện tại vẫn ở giai đoạn chứng minh khả năng”.
Lấy cảm hứng từ ong và ếch cây
Để nhắm đến lỗ hỏng công nghệ hiện tại, nhóm nghiên cứu do giáo sư Loh dẫn đầu đã lấy manh mối từ cách thức loài ong và ếch cây bám chân vào lá cây dưới nước rồi xây dựng 1 quy trình mới được gọi là ‘truyền mặt đối mặt”.
Tiến sĩ Gao Libo đến từ Trung tâm Nghiên cứu Graphene thuộc Khoa Khoa học của Trường Đại học Quốc gia Singapore đã tạo ra graphene trên 1 lớp chất xúc tác bằng đồng phủ lên 1 chất nền silicon. Sau khi được tạo ra, đồng bị ăn mòn trong khi graphene vẫn giữ nguyên nhờ các bong bóng hình thành những cầu mao mạch, tương tự những cầu mao mạch được tìm thấy xung quanh chân của loài ong và ếch cấy bám vào lá dưới nước. Những cầu mao mạch này giúp giữ graphene ở bề mặt silicon và ngăn sự tách lớp của graphene trong quá trình ăn mòn của chất xúc tác đồng. Sau đó, graphene bám vào lớp silicon này.
Để tạo điều kiện dễ dàng cho sự hình thành cầu mao mạch, 1 bước xử lý trước liên quan đến việc bơm khí vào bánh bán dẫn silic được thực hiện bởi tiến sĩ Gao. Điều này giúp biến đổi các thuộc tính của mặt phân cách và tạo điều kiện dễ dàng cho sự hình thành cầu mao mạch trong quá trình rỉ qua của 1 loại chất lỏng khử chất xúc tác.
Các ứng dụng trong công nghiệp cùng những nhìn nhận mới
Kỹ thuật phát triển graphene mới lạ trực tiếp trên các bánh bán dẫn silic và nhiều chất nền cứng khác này sẽ rất hữu ích cho việc phát triển các nền graphene trên silicon, những chất nền này đã thể hiện rất nhiều ứng dụng hứa hẹn.
Nguồn: Physorg
