Graphene är ett av de mest lovande materialen för avancerad elektronik på grund av dess extraordinära kemiska och fysikaliska egenskaper. Interaktionen mellan grafengitteret och ljuset öppnar vägen för utveckling av nya enheter med överlägsen funktionalitet. Ändå, teknik som används för traditionell kiselelektronik är osannolikt lämplig för grafen. Fotolitografi är huvudprocessen vid halvledarproduktion, med hjälp av polymerer och vätskor som drastiskt kan förändra grafens initiala egenskaper. De nya masklösa metoderna är under aktiv utveckling inom grafenteknik.

Ett internationellt team av forskare från National Research University of Electronic Technology (Ryssland), Forschungszentrum Jülich (Tyskland) och AIMEN Technological center (Spanien) har utvecklat en direktskrivningsmetod för grafenmodifiering. Författarna använder den ultrasnabba laserfunktionaliseringen av ettskikts CVD-grafen för masklös tillverkning av mikro- och nanoskalaenheter. Författarna föreslår att femtosekundlasern ger fotokemisk reaktion (reaktion initierad endast under ljusexponering) inom lasersportområdet på grafen som leder till dess modifiering av oxidativa grupper. Dessa grupper ändrar drastiskt de elektriska och optiska egenskaperna hos grafen och ger funktionell in-plane-enhetsutveckling utan att använda någon komplicerad maskbaserad teknik.

Författarna producerade p-p+ -korsningar i grafenfälteffekttransistorer via fs-laserpulser. De tillverkade fotodetektorerna arbetar vid rumstemperatur och behöver inte extern kyla. Den högsta fotoresponsiviteten på 100 mA/W observerades i modifierade strukturer.

Denna studie ger ett första steg pågår för helt masklösa metoder för bearbetning av nya nanomaterial. Att förändra miljön under fs-laserbehandling kan leda till en annan funktionalisering av grafenytan. Dessutom, andra 2-D-material som fosforen ger mycket god fotokemisk aktivitet och kan bearbetas på samma sätt. Studien visar att den fullt integrerade fotodetektorn med stort ansvar, lågt ljud, och högt linjärt dynamiskt omfång är möjligt genom masklös mönsterbildning på grafenytor genom ultrasnabb laserbehandling.

Forskarna diskuterar sin teknik längre in ACS Photonics , en publikation från American Chemical Society.