Forskare vid University of Exeter har utvecklat en banbrytande produktionsmetod för heterostrukturenheter, baserat på 2-D material som grafen.

Den nya studien, publiceras i Naturkommunikation , fokuserar på en produktionsmetod, baserad på mekanisk nötning, där flerskiktsstrukturer bildas genom att direkt slipa olika Van der Waals -materialpulver direkt ovanpå varandra.

Den nya tekniken såg skarpa heterogränssnitt uppstå för vissa heterostrukturkombinationer. Resultaten banar väg för ett brett utbud av heterogränssnittsbaserade enheter att öppnas upp.

För att visa användbarheten av denna metod, forskare visade en mängd olika funktionella enheter som motstånd, kondensatorer, transistorer, dioder och solceller.

Arbetet visade också användningen av dessa filmer för energitillämpningar såsom i triboelektriska nanogeneratorer och som en katalysator i väteutvecklingsreaktionen.

Darren Nutting, från University of Exeter och medförfattare till studien sa:"Produktionsmetoden är väldigt enkel, du kan gå från blott substrat till funktionell heterostrukturenhet inom cirka 10 minuter.

"Detta är allt utan behov av komplexa tillväxtförhållanden, 20 timmars ultraljudbehandling eller rörig vätskefasproduktion.

"Metoden är tillämpbar på alla 2D-materialkristaller, och kan lätt automatiseras för att producera heterostrukturer av godtycklig storlek och komplexitet. Detta möjliggör produktion av en uppsjö av enhetsmöjligheter med överlägsen prestanda än de som skapats med mer komplexa metoder."

Dr Freddie Withers, också från University of Exeter och huvudförfattare tillade:"Den mest intressanta och överraskande aspekten av detta arbete är att skarpt definierade heterogränssnitt kan realiseras genom direkt nötning, vilket vi från början förväntade oss skulle leda till en sammanblandning av material vid direktslipning lager för lager. Denna observation gör att ett stort antal olika enheter kan realiseras genom en extremt enkel och billig tillverkningsprocess.

"Vi fann också att prestandan hos våra material avsevärt överträffar prestandan hos konkurrenskraftiga skalbara 2D-materialproduktionsteknologier. Vi tror att detta beror på större kristallitstorlekar och renare kristallitgränssnitt inom våra filmer. Med tanke på den rudimentära utvecklingen av slipningsprocessen sålunda långt, Det blir intressant att se hur långt vi kan driva prestandanivåerna. "

Heterostrukturer som bildas genom nötta van der Waals-material publiceras i Naturkommunikation .