Forskare från Skoltech Center for Photonics and Quantum Materials (CPQM) har utvecklat en ny metod för att finjustera de optoelektriska egenskaperna hos enkelväggiga kolnanorör (SWCNT) genom att applicera en aerosoliserad dopningslösning på deras yta, vilket öppnar nya vägar för SWCNT-tillämpning inom optoelektronik. Resultaten av deras studie publicerades i The Journal of Physical Chemistry Letters .
I år har vi sett uppkomsten på marknaden av vikbara och böjbara skärmar, stärker utvecklingen av unika material och banar väg för nästa generations produkter av praktiskt taget alla former och storlekar. Transparenta ledande filmer (TCF) tillverkade med en avancerad lösning, SWCNT, ses som nyckelelementet i flexibel och transparent elektronik. Till skillnad från de vanliga transparenta styva ledarna av n-typ, såsom tenndopad indiumoxid eller aluminiumdopad zinkoxid, de flexibla och töjbara SWCNT-filmerna har ledningsförmåga av p-typ (håltyp). Men dålig kontroll över SWCNT:s elektroniska egenskaper är det främsta hindret för deras breda industriella användning. Detta gäller särskilt för optoelektroniska tillämpningar, som ofta kräver effektiv kontroll över konduktivitet och Fermi-nivåer, bland annat.
Kolnanorör behandlas vanligtvis med ett dopningsmedel.
"SWCNT-konduktiviteten förbättras med en av de tre vanligaste dopningsmetoderna:drop-casting, spin-coating eller dip-coating, som avsevärt kan minska motståndet hos orörda SWCNT-filmer (upp till 15 gånger) men misslyckas med att säkerställa rumslig enhetlighet och har dålig skalbarhet. Detta leder till ojämn avdunstning av det flytande lösningsmedlet, vilket resulterar i en kafferingeffekt. Dessutom, ingen av dessa tekniker möjliggör exakt kontroll över Fermi-nivån i SWCNT-filmerna, " förklarar Skoltech doktorand, Alexey Tsapenko.
Forskare från Skoltech-labbet under ledning av professor Albert Nasibulin utvecklade ett nytt tillvägagångssätt som säkerställer enhetlig, kontrollerbar och lätt reproducerbar aerosoldopning av SWCNT. De prestationer som erhålls med den nya metoden bryter ny mark, som föranleder ersättandet av de för närvarande vanliga styva transparenta metalloxidledarna med flexibel och transparent elektronik, och skapandet av nya applikationer baserade på högledande transparenta filmer.
"Vår metod möjliggör enkel inställning av SWCNT-filmparametrar tack vare tidskontrollerad avsättning av dopningsaerosolpartiklar, " tillägger Alexey.
Forskarna som är involverade i projektet noterar att den nya finjusteringsmetoden som utvecklats specifikt för kolnanorör kan användas för elektroniska strukturer av andra lågdimensionella material.
