В Сколтех создали метод точной регулировки оптико-электронных свойств одномерных углеродных нанотрубок.
Метод заключается в аэрозольном нанесении на поверхность нанотрубок легирующих элементов, что изменяет их свойства. Полученные результаты существенно расширяют возможности применения однослойных углеродных нанотрубок в оптоэлектронике. The Journal of Physical Chemistry Letters.
Выход на рынок гибких экранов этого года сильно стимулировал создание новых материалов с необычными качествами. Такие материалы в перспективе дадут возможность изготавливать электронику практически любой формы и размеров.
Прозрачные и проводящие пленки из однослойных углеродных нанотрубок считаются основой гибкой и прозрачной электроники. В сравнении с традиционными негибкими прозрачными проводниками n-типа (такие как, например, оксид индия легированный оловом или оксид цинка легированный алюминием), нанотрубки гибкие и растяжимые. Поначалу у них проводимость p-типа (носителями заряда служат дырки).
Главное затруднение, сдерживающее широкое применение ОУНТ в промышленности, заключается в сложности контроля их электронных характеристик. Такой контроль часто необходим, особенно в оптоэлектронике, где важно регулировать проводимость и уровень Ферми – ключевую характеристику состояния электронов.
Для этого углеродные нанотрубки обычно легируют – вносят в них примеси другого вещества.
Для повышения проводимости ОУНТ применяют три метода нанесения легирующих элементов: прокапывание, раскрутку или погружение в раствор.
Эти методы снижают сопротивление ОУНТ пленок, полученных после синтеза, примерно в 15 раз, но имеют недостатки: пространственная неоднородность и сложность масштабирования.
Это вызывает неравномерное испарение растворителя и, как следствие, эффект кофейных колец на поверхности пленки. Ни один из перечисленных методов не позволяет контролировать положение уровня Ферми для пленок из ОУНТ, – рассказывает аспирант Сколтеха Алексей Цапенко.
Ученые из лаборатории профессора Сколтеха Альберта Насибулина создали новый аэрозольный метод для равномерного, контролируемого и воспроизводимого легирования ОУНТ. Достигнутые характеристики открывают новые возможности для гибкой и прозрачной электроники: замену существующих, но не гибких проводников на основе оксидов металлов и разработку приложений на базе высокопроводящих прозрачных пленок.
Метод позволяет легко регулировать параметры пленок из ОУНТ с помощью изменения времени осаждения аэрозольных частиц, содержащих легирующие элементы, как отмечает Алексей. Команда исследователей подчеркивает, что подход применим не только для углеродных нанотрубок, но и для настройки электронной структуры других низкоразмерных материалов.
