(PhysOrg.com) -- Att hitta en enkel, ett skalbart sätt att mönstra grafen för framtida elektroniktillämpningar är en av de största utmaningarna som grafenforskare står inför. Medan litografi har använts i stor utsträckning för att skapa grafenmönster för elektroniska enheter, dess många bearbetningssteg gör den för komplex för storskalig användning. I en nyligen genomförd studie, forskare har funnit att en motoriserad, rörlig rulle kan avsätta en polymerlösning på en grafenyta i periodiskt randiga och tvärrandiga mönster, som de använde för att göra en transistor. Genom att eliminera flera steg involverade i litografi, den nya tekniken kan leda till en billig metod för att producera grafenmönster för en mängd olika elektroniska enheter i stor skala.

Forskarna, från Korea Electronics Technology Institute och Sungkyunkwan University, båda i Gyeonggi-do, Korea; Ulsan National Institute of Science and Technology i Ulsan, Korea; och Korea University i Seoul, Korea, har publicerat sin studie i ett färskt nummer av Nanobokstäver.

"Vi visade hur en självmonteringsmedierad process kan användas för att tillverka grafenmikromönster på flexibla substrat, ” berättade professor Kwang Suh vid Korea University PhysOrg.com . "Denna process ger en skalbar och kompatibel metodik för storskalig och rulla-till-rulle-produktion av grafenmönster."

Målet med forskningen var att producera välordnade mönster av PMMA-polymerlösning (även känd som plexiglas i fast form) på en enskiktsgrafenfilm framställd på ett flexibelt substrat. PMMA skyddar specifika områden av grafenet medan grafenet etsas av en plasmabehandling. Efter att PMMA har tvättats bort, grafenmönster visas etsade i regioner som inte täcktes av PMMA.

För att mönstra PMMA-polymerlösningen på grafenen, forskarna placerade en rulle ovanpå grafenet, och rullen trycktes av en övre motoriserad platta med en definierad hastighet. När forskarna laddade PMMA-lösningen i ett begränsat utrymme som bildades mellan rullen och grafenytan, PMMA-lösningskanten (dvs. kontaktlinje) genomgår kontinuerlig stick-slip-rörelse på grund av konkurrensen mellan stift- och kapillärkrafterna. Som ett resultat, periodiskt randiga PMMA-mönster bildas på grafenytan över stora ytor.

Denna metod producerade PMMA-ränder med nästan likvärdiga avstånd och en bredd på cirka 18 mikrometer. Genom att rotera grafenfilmen 90°, forskarna kunde också tillverka korsrandiga mönster.

"Vårt tillvägagångssätt är inte bara billigt utan har också olika tillämpningar, eftersom den kan köras på antingen flexibla eller styva underlag; och det är mycket enklare än den konventionella fotolitografiprocessen, ” sa Dr Woo Seok Yan från Korea Electronics Technology Institute.

För att undersöka de elektroniska egenskaperna hos de slutliga grafenmönstren, forskarna tillverkade flexibla grafenbaserade fälteffekttransistorer baserat på mönstren. Efter att ha lagt till elektroder och en jon-gel gate dielektrikum, forskarna testade transistorn och fann att den uppvisar god elektronrörlighet vid låga spänningar. Samma teknik kan användas för att tillverka en mängd olika grafenbaserade enheter.

"Med fördelarna med dess enkelhet, hög genomströmning, och skalbarhet till roll-to-roll-bearbetning, denna process lovar integreringen av grafen i praktiska elektroniska enheter som fälteffekttransistorer och sensorer, sa Yan.

Yan och Suh tillade att de planerar att utöka tekniken till mindre skalor.

"Utvidgning av denna självmonteringsprocess kan leda till en ännu större variation av komplexa grafenmönster på nanometerskalan, " sa Suh. "Vi koncentrerar oss nu på hög genomströmning och roll-to-roll-tillverkning av nanoarkitekturerade grafenmönster baserat på denna teknik."

Copyright 2012 PhysOrg.com.
Alla rättigheter förbehållna. Detta material får inte publiceras, utsända, omskrivs eller omdistribueras helt eller delvis utan uttryckligt skriftligt tillstånd från PhysOrg.com.