Ученые ТПУ усовершенствуют нанокомпоненты для гибких электронных устройств

МОСКВА, 24 янв — РИА Новости. Разработки ученых Томского политехнического университета (ТПУ) в области взаимодействий двумерных материалов на уровне наночастиц позволят создавать компоненты передовой электроники — гибкие дисплеи для гаджетов, гибкие оптические и вычислительные схемы, солнечные батареи и другие инновационные разработки, сообщили РИА Новости в пресс-службе вуза.

Ученые ТПУ с коллегами из Германии первыми в мире показали, как двумерные материалы-компоненты передовой электроники взаимодействуют на уровне наночастиц. Результаты исследования опубликованы в NanoLetters. 

Технология, над которой работают исследователи, позволяет определить возникающее при взаимодействии материалов локальное напряжение и даже определить их дефекты на наноуровне. 

Эти данные помогут усовершенствовать компоненты современной электроники сверхмалого размера – наноэлектроники, которые будут использованы при создании гибких дисплеев для гаджетов, гибких оптических и вычислительных схем, солнечных батарей и других инновационных разработок, сообщил профессор кафедры лазерной и световой техники ТПУ Рауль Родригес.

"Чтобы создать полную линейку устройств, необходимых для электроники, нужны различные классы двумерных материалов, в том числе, полупроводников. Мы работали с одним из самых известных двумерных полупроводников – дисульфидом молибдена. Нашей целью было изучить напряжение, возникающее в этом материале на наноуровне, а также процессы его растяжения или сжимания в разных структурах", — рассказал он РИА Новости. 

Для решения этой задачи ученые использовали золотые наночастицы — нанотреугольники, на которые сверху поместили два монослоя дисульфида молибдена. Последний из-за выпуклой формы нанотреугольников деформировался, что способствовало возникновению локального напряжения величиной 1,4%.

"Это больше, чем мы ожидали изначально. Вообще, у нас не было цели создать как можно более высокое напряжение. Но интересно, что, просто положив тонкие слои дисульфида молибдена на металл – можно получать такие значительные деформации. А для создания наноустройств очень важно понимать, что происходит при создании контакта между полупроводником (дисульфидом молибдена) и проводником (золотом)", — заявил Рауль Родригес.

Он отметил, что нельзя пренебрегать взаимодействием между тонкой пленкой и подложкой в наноустройствах. 

"Когда эти материалы изучают, все их свойства (электронные, зонные, оптические) исследуют на плоской подложке. Но дело в том, что присутствие металла, который можно использовать для электродов, неизбежно меняет свойства материала", — сообщил ученый.

Эксперимент был проведен с использованием уникальной технологии Tip-Enhanced Raman Spectroscopy (TERS), объединяющей методы оптической спектроскопии и атомно-силовой микроскопии. Главный элемент TERS — золотая наноантенна, встроенная в атомно-силовой микроскоп. Ее размер у основания измеряется в микронах, а на конце — в нанометрах.

 "Представьте себе группу наночастиц, которую мы освещаем лазером. Размер лазерного пятна составляет около двух микрон, а средний размер одной наночастицы — 40 нанометров. В результате, благодаря лазеру, мы узнаем, какие наночастицы есть в исследуемой области. Но, так как размер лазерного пятна больше, чем размер частиц, мы получим некий усредненный сигнал и не сможем различить их между собой. А вот если частицу поместить на кончик наноантенны, то сигнал можно получать конкретно с нее", — пояснил Рауль Родригес. 

Такие наноантенны сейчас производят в Германии, однако ученые уже заявили о скором переносе их производства в Томский политехнический университет.