Tvådimensionella elektroniska enheter kan komma närmare deras ultimata löfte om låg effekt, hög effektivitet och mekanisk flexibilitet med en bearbetningsteknik utvecklad vid Department of Energy's Oak Ridge National Laboratory.

Ett team ledd av Olga Ovchinnikova från ORNL:s Center for Nanophase Materials Sciences Division använde ett heliumjonmikroskop, en sandblåsare i atomär skala, " på en skiktad ferroelektrisk yta av ett bulkkopparindiumtiofosfat. Resultatet, detaljerat i journalen ACS tillämpade material och gränssnitt , är en överraskande upptäckt av ett material med skräddarsydda egenskaper som potentiellt är användbart för telefoner, solceller, flexibel elektronik och skärmar.

"Vår metod öppnar vägar för att direktskriva och redigera kretsar på 2D-material utan de komplicerade nuvarande state-of-the-art flerstegs litografiska processer, " sa Ovchinnikova.

Hon och kollegan Alex Belianinov noterade att medan heliumjonmikroskopet vanligtvis används för att skära och forma materia, de visade att den också kan användas för att kontrollera ferroelektrisk domändistribution, förbättra ledningsförmågan och odla nanostrukturer. Deras arbete skulle kunna skapa en väg att ersätta kisel som valet för halvledare i vissa applikationer.

"Alla letar efter nästa material - det som kommer att ersätta kisel för transistorer, sa Belianinov, huvudförfattaren. "2D-enheter utmärker sig som att de har låg strömförbrukning och är enklare och billigare att tillverka utan att kräva starka kemikalier som är potentiellt skadliga för miljön."

Att minska strömförbrukningen genom att använda 2D-baserade enheter kan vara lika viktigt som att förbättra batteriets prestanda. "Tänk dig att ha en telefon som du inte behöver ladda utan en gång i månaden, " sa Ovchinnikova.