Syntesen av metalliska oorganiska sammansatta tunna filmer kräver vanligtvis högtemperaturprocesser, vilket hämmar deras applikationer på flexibla substrat. Nyligen utvecklade ett forskarlag vid City University of Hong Kong (CityUHK) en pulsbestrålningsteknik som syntetiserar en mängd olika tunna filmer på extremt kort tid under ultralåga temperaturer.
Strategin tar effektivt upp kompatibilitets- och kostnadsfrågorna för traditionell högtemperatursyntes, och de förberedda termoelektriska filmerna uppvisar utmärkt optoelektronisk prestanda i det synliga och nära-infraröda spektrumområdet, vilket är lovande för bärbar elektronik och integrerade optoelektroniska kretsar.
"Skalbar filmtillverkning är nyckeln till att möta kraven på nästa generations optoelektroniska enheter. Våra framsteg i detta arbete undviker på ett genialiskt sätt svårigheterna med traditionella tunnfilmsförberedande tekniker, vilket gör den mer allmänt användbar för praktisk användning", säger professor Johnny Ho, biträdande vice. - President (Enterprise) och professor vid institutionen för materialvetenskap och teknik vid CityU, som ledde studien.
Den viktigaste fördelen med lågtemperatursyntestekniken som utvecklats i denna studie är dess tillämpbarhet på olika flexibla substrat. Forskargruppen gjorde också en spännande upptäckt angående den termiska effekten av dessa substrat på den optoelektroniska responsen hos de resulterande termoelektriska tunna filmerna. Detta fynd öppnar möjligheter för att uppnå brett spektrum detektionsmöjligheter.
Artikeln, med titeln "Pulse bestrålningssyntes av metallkalkogenider på flexibla substrat för förbättrad fototermoelektrisk prestanda", publiceras i tidskriften Nature Communications .
Efterfrågan på flexibla optoelektroniska enheter har stimulerat behovet av avancerade tekniker med hög genomströmning och låga bearbetningstemperaturer. Men när kristallina filmer krävs krävs ytterligare högtemperaturprocesser. Detta krav innebär betydande utmaningar när man arbetar med termiskt instabila substrat och andra enhetskomponenter.
För att övervinna dessa hinder utvecklade forskargruppen en ny pulsbestrålningssyntesmetod som uppnår både en låg bearbetningstemperatur och en ultrakort reaktionstid, vilket överträffar kapaciteten hos konventionella tekniker.
Med den nya metoden för framställning av tunna metallsulfidfilmer vid låga temperaturer kan dessa detektorer nu uppnå högre prestanda på lämpliga flexibla substrat. Detta skapar spännande möjligheter för värmeavbildningstillämpningar inom säkerhetsövervakning, branddetektering, militär övervakning och andra områden.
Dessutom möjliggör den fototermoelektriska effekten omvandling av osynligt infrarött ljus till elektriska signaler, vilket banar väg för tillämpningar inom höghastighetskommunikation och optisk signalbehandling.
Framöver handlar forskargruppens planer i första hand om att optimera prestanda och justera parametrar, utöka materialsystem och utforska integrationen och genomförbarheten av praktiska tillämpningar. Dessa ansträngningar syftar till att ytterligare förbättra potentialen hos syntetiserade lågtemperaturstunna filmer av metallisk oorganisk sammansättning och bana väg för förverkligandet av avancerade flexibla optoelektroniska enheter.
Mer information: Yuxuan Zhang et al, Pulsstrålningssyntes av metallkalkogenider på flexibla substrat för förbättrad fototermoelektrisk prestanda, Nature Communications (2024). DOI:10.1038/s41467-024-44970-4
Journalinformation: Nature Communications
Tillhandahålls av City University of Hong Kong
