Новый метод изготовления полупроводников, который может кардинально преобразовать процесс создания устройств на основе двумерных перовскитов, был представлен международной группой ученых. Эта технология решает основные проблемы, возникающие при использовании традиционной литографии при работе с хрупкими, но многообещающими материалами, и позволяет создавать более сложные и производительные оптоэлектронные приборы.
Китайско-американские ученые разработали новый способ производства полупроводников, который, как они утверждают, позволит создавать светоизлучающие и электронные устройства с улучшенными характеристиками. Данная технология направлена на решение проблем, возникающих при использовании современных методов литографии, которые широко применяются в полупроводниковом производстве, но оказываются неэффективными при работе с хрупкими материалами нового типа.
При обычном лазерном литографировании лазерное излучение направляется перпендикулярно к обрабатываемой поверхности для создания рисунка. Тем не менее, боковое распространение света способно вызвать нежелательные повреждения, что представляет собой значительную трудность, особенно при работе с хрупкими и чувствительными материалами, например, с галогенидными перовскитами свинца. Эти материалы, демонстрирующие выдающиеся оптоэлектронные характеристики в двумерной кристаллической структуре, рассматриваются как перспективные для электроники будущего, но их склонность к деформации и химическая нестабильность сильно осложняют точную обработку на нанометровом уровне.
Разработанный совместными усилиями специалистов из Университета науки и техники Китая в Хэфэе, Шанхайского технологического университета и Университета Пердью, новый метод, опубликованный в журнале Nature, предлагает решение этой задачи. В его основе лежит техника самотравления, благодаря которой удается формировать заданные боковые микроструктуры непосредственно внутри материала, исключая его повреждение. По словам ведущего автора исследования, материаловеда Чжан Шучэня из Университета науки и техники Китая, представленная работа создала принципиально новую платформу для разработки материалов и подход к проектированию высокоэффективных люминесцентных и дисплейных устройств.
Технология основана на использовании внутреннего напряжения, которое само по себе формируется в кристалле перовскита в процессе его роста. Вместо внешнего воздействия на материал, процесс осуществляется изнутри, аналогично применению скрытой линии разлома в скале для целенаправленного и управляемого раскалывания. Благодаря этому исследователям удалось сформировать на кристаллической пластине пиксельные элементы, цвет и яркость которых можно точно регулировать, создав мозаику из различных областей перовскита с уникальными характеристиками свечения. Достигнутый уровень контроля представляет собой значительный прогресс в разработке более компактных и эффективных оптоэлектронных приборов, таких как дисплеи и светодиоды нового поколения.
Использование таких новшеств становится особенно важным, учитывая, что современное производство полупроводников всё ещё нуждается в сложном и дорогом оборудовании, например, в системах литографии, использующих экстремальный ультрафиолет. Специалисты считают, что эта зависимость от традиционных технологий превратилась в серьёзное препятствие на пути к разработке более миниатюрных и сложных конструкций устройств. Предлагаемый метод открывает альтернативную возможность для обработки перспективных материалов, которые сложно или не представляется возможным обрабатывать с помощью имеющихся инструментов.