Rice University kemister har anpassat sin laserinducerade grafenprocess för att göra ledande mönster från standardfotoresistmaterial för konsumentelektronik och andra applikationer. Kredit:Tour Group/Rice University
Ett Rice University-laboratorium har anpassat sin laserinducerade grafenteknik för att göra högupplösta, mönster i mikronskala av det ledande materialet för hemelektronik och andra tillämpningar.
Laserinducerad grafen (LIG), introducerades 2014 av Rice kemisten James Tour, innebär att bränna bort allt som inte är kol från polymerer eller andra material, lämnar kolatomerna för att omkonfigurera sig själva till filmer av karakteristisk hexagonal grafen.
Processen använder en kommersiell laser som "skriver" grafenmönster i ytor som hittills har inkluderat trä, papper och till och med mat.
Den nya iterationen skriver fina mönster av grafen till fotoresistpolymerer, ljuskänsliga material som används vid fotolitografi och fotogravering.
Att baka filmen ökar dess kolhalt, och efterföljande laser stelnar det robusta grafenmönstret, varefter olaserad fotoresist tvättas bort.
Detaljer om PR-LIG-processen visas i tidskriften American Chemical Society ACS Nano .
"Denna process tillåter användning av grafentrådar och enheter i en mer konventionell kiselliknande processteknik, " Tour sa. "Det borde möjliggöra en övergång till mainline elektronikplattformar."
Rislabbet producerade linjer av LIG cirka 10 mikron breda och hundratals nanometer tjocka, jämförbart med det som nu uppnås genom mer besvärliga processer som involverar lasrar fästa på svepelektronmikroskop, enligt forskarna.
En svepelektronmikroskopbild visar ett tvärsnitt av laserinducerad grafen på kisel. Grafenen skapades vid Rice University genom att lasera en fotoresistpolymer för att göra linjer i mikronskala som kan vara användbara för elektronik och andra applikationer. Skalstången är 5 mikron. Kredit:Tour Group/Rice University
Att uppnå rader av LIG tillräckligt små för kretsar fick labbet att optimera sin process, enligt doktoranden Jacob Beckham, huvudförfattare till tidningen.
"Genombrottet var en noggrann kontroll av processparametrarna, ", sa Beckham. "Små linjer av fotoresist absorberar laserljus beroende på deras geometri och tjocklek, så att optimera lasereffekten och andra parametrar gjorde det möjligt för oss att få bra konvertering med mycket hög upplösning."
En laserinducerad grafenrisuggla är omgiven av fotoresistmaterial till vänster och står ensam till höger efter att överflödig fotoresist tvättats bort med aceton. Rice University-forskare använder processen för att skapa mikronskaliga linjer av ledande grafen som kan vara användbara i hemelektronik. Kredit:Tour Group/Rice University
Eftersom den positiva fotoresisten är en vätska innan den snurras på ett substrat för lasering, det är en enkel sak att dopa råvaran med metaller eller andra tillsatser för att anpassa den för applikationer, sa Tour.
Rice University doktorand Jacob Beckham visar ett prov av fotoresist laserinducerad grafen, mönstrad i form av en uggla. Rice-labbet tillverkar ledande mönster av standardfotoresistmaterial för hemelektronik och andra applikationer. Kredit:Aaron Bayles/Rice University
Potentiella applikationer inkluderar on-chip mikrosuperkondensatorer, funktionella nanokompositer och mikrofluidiska arrayer.
