Ученые из Сколтеха, работающие под руководством профессора Альберта Насибулина, разработали способ повышения оптических и электрических характеристик пленок, состоящих из углеродных нанотрубок.
Использование полученных данных способно стимулировать прогресс в области разработки гибкой и носимой электроники, использующей углеродные нанотрубки.
Спрос на сенсорную электронику постоянно увеличивается, и для разработки электроники будущего требуются инновационные материалы. Материалы для новых устройств и приборов должны обладать гибкостью, растяжимостью, повышенной долговечностью и способностью функционировать в любых условиях окружающей среды.
Современные прозрачные проводники, используемые в электронике и изготовленные на основе оксидов металлов, обладают рядом ограничений, включая хрупкость, сложности, связанные с высокой отражающей способностью при воздействии солнечного света, нежелательный цвет покрытия электрода и отсутствие гибкости. Эти характеристики препятствуют широкому применению прозрачных электродов в современных дисплеях и носимой электронике.
Однослойные пленки углеродных нанотрубок рассматриваются как перспективные материалы для электроники будущего, которые могут стать заменой традиционным оксидам металлов, содержащим цинк и олово. Эти пленки обладают гибкостью, прочностью и химической стабильностью. Тем не менее, для того чтобы пленки из углеродных нанотрубок могли конкурировать с пленками из оксида металла, требуется повышение их оптико-электрических свойств, поскольку именно они сейчас сужают сферу их использования.
Разработанные учеными из Сколтеха пленки из углеродных нанотрубок обладают свойствами, сопоставимыми с характеристиками пленок из оксидов металлов, которые широко применяются в электронике.
Легирование является ключевым этапом при создании тонких пленок, поскольку этот процесс влияет на их электрические и оптические свойства. Благодаря усовершенствованной технологии легирования однослойных углеродных нанотрубок, специалистам удалось существенно повысить характеристики полученных пленок.
«Для улучшения оптико-электрических свойств пленок из однослойных углеродных нанотрубок в нашей работе был использован хлорид золота, выбранный в качестве наиболее эффективного легирующего элемента. Мы оптимизировали условия легирования и определили оптимальный растворитель для его проведения.
По словам Алексея Цапенко, аспиранта Сколтеха и первого автора исследования, было проанализировано влияние наиболее часто используемых растворителей на оптико-электрические характеристики при различных температурах.
Исследование выявило выдающиеся оптико-электрические характеристики пленок, изготовленных из однослойных углеродных нанотрубок: эквивалентное поверхностное сопротивление достигло 40 Ом/□, при этом пропускание в видимом диапазоне спектра составило 90%. Эти показатели значительно превышают ранее опубликованные данные по пленкам из однослойных углеродных нанотрубок.