En återgivning av en infraröd laser som slår en låga. Husker -forskare har visat hur en laser kan modifiera kemiska reaktioner som äger rum i en låga, tillåta dem att belägga material med prestationshöjande kemikalier samtidigt som man undviker en bieffekt som försvårar konstruktionen av halvledare och andra mikroelektroniska komponenter. Upphovsman:Scott Schrage | Universitetskommunikation
Att introducera kemiska föroreningar till ett material för att skräddarsy dess egenskaper eller prestanda - ibland kallat dopning - har länge visat sig vara avgörande för elektronisk teknik, särskilt tillverkning av halvledare och andra mikroelektroniska komponenter.
Dopning av ett mikroskopiskt tunt lager av diamant med bor, till exempel, primerar den för användning i elektrokemiska sensorer genom att göra den mer känslig för agenter som den är inställd för att upptäcka. Tyvärr, dopning kan förvirra den exakt ordnade atomstrukturen hos diamant och andra kristallina material, minskande konduktivitet och andra egenskaper som gör dem så uppskattade i första hand.
Nebraskas Yongfeng Lu och kollegor bestämde sig för att experimentera med en framväxande laserbaserad strategi för kristallinitetsproblemet, använda bor-dopad diamant som en fallstudie.
Lågor kan användas för att förbränna gasformiga kemikalier, ger molekyler som sedan reagerar med ett underliggande material och täcker det i önskat dopmedel. Efter att ha avfyrt en finstämd laser mot en låga för att modifiera kemin som äger rum inom den, forskarna fann att den resulterande bor-dopade diamanten hade högre kristallin integritet än den gjorde utan lasern.
Denna kristallinitet tillät elektriska laddningar att röra sig snabbare genom materialet än en kommersiellt tillgänglig motsvarighet. När forskarna testade materialet som en elektrod i en glukosesensor - den typ som används för att testa för diabetes - fann de att det kunde upptäcka lägre koncentrationer av sockret. Och den bor-dopade diamanten i sig växte faktiskt betydligt snabbare när den tillverkades med lasern än utan.
Ytterligare studier av de allmänna principerna och specifika resultaten av att applicera lasrar när dopningsmaterial kan hjälpa till att vidga den kristallina flaskhalsen som länge har begränsat halvledarindustrin, sa forskarna. Att balansera fördelarna med dopning och kristallinitet kan hjälpa till att förfina material som är kritiska inom mikroelektronik, optik, avkänning och energilagring.
