Новый метод переноса графена позволит эффективнее производить микроэлектронику
Учёные Университета МИСИС, РУДН и РХТУ разработали эффективный подход к переносу сверхтонкого графена на пластины для создания гибкой электроники и высокоскоростных вычислительных устройств.
Эксперименты показали, что сопротивление перенесённого графена снижается почти в 18 раз в сравнении с применением традиционного метода. Этот показатель критически важен для производства микроэлектроники: чем ниже сопротивление, тем быстрее и эффективнее работают сенсоры и микрочипы.
Графен — это прочный, гибкий, сверхтонкий материал толщиной в один атом, который отлично проводит электричество и тепло, однако его сложно использовать в устройствах напрямую. Сначала материал нужно «вырастить» на металлической подложке, а затем аккуратно перенести на другую поверхность — например, кремниевую пластину.
«Традиционно для переноса графена в качестве поддерживающей плёнки чаще всего используют полиметилметакрилат, который впоследствии удаляется, но у этого подхода есть недостатки. Этот полимер не растворяется до конца и частично может оставаться на поверхности и даже вступать в химическую реакцию с графеном. В результате появляются дефекты, трещины и загрязнения, которые снижают качество материала, от которого напрямую зависит работа устройств», — отметила один из авторов исследования, студентка кафедры материаловедения полупроводников и диэлектриков НИТУ МИСИС Дарья Хлебникова.
Учёные предложили использовать не полиметилметакрилат, а другой полимер — полибутилметилакрилат, который слабее взаимодействует с графеном и меньше повреждает его при переносе, что позволяет сохранять высокую электропроводность. Материал легче синтезировать в лаборатории благодаря более доступному исходному веществу — бутилметакрилату, что упрощает технологическую цепочку, делая перенос графена эффективнее. Подробности исследования опубликованы в научном журнале Next Materials (Q1).
«Графен, перенесённый с помощью полибутилметакрилатного полимера, продемонстрировал превосходную однородность, меньшее количество трещин и загрязнений, а также сниженное сопротивление —- один из ключевых параметров для микроэлектроники. Иными словами, предложенный подход позволяет перенести графен с минимальными потерями его полезных свойств», — рассказала к.ф.-м.н. Екатерина Гостева, доцент кафедры материаловедения полупроводников и диэлектриков НИТУ МИСИС.
Об университете
Университет МИСИС — ведущий вуз в области создания, внедрения и применения новых технологий и материалов. Первым в России получил статус «Национальный исследовательский технологический университет». Входит в ТОП-5 лучших вузов страны по версии Round University Rankings и в топ-10 согласно рейтингам Times Higher Education (THE) и Interfax. В составе: 10 институтов, 6 филиалов – четыре в России и два за рубежом; 48 исследовательских лабораторий и инжиниринговых центров. Основные направления: создание инновационных материалов для микроэлектроники, космоса, ядерной и солнечной энергетики и др.; металлургия; аддитивное производство; горное дело; биоинженерия; ИТ и машинное обучение; квантовые технологии и коммуникации; инжиниринг; промышленный дизайн; технологическое искусство; экономика и инноватика. Университет занимает лидерские позиции в госпрограмме Минобрнауки России «Приоритет-2030» и федеральном проекте «Передовые инженерные школы». Является участником пилотного проекта по совершенствованию системы высшего образования.