Графен – одноатомный слой графита, своими уникальными характристиками весьма интригует разработчиков электронных приборов: рекордная подвижность носителей при комнатной температуре (по оценкам, до 200000 см²/В∙с) делает его безальтернативным материалом для канала КМОП транзисторов; прозрачность во всем видимом диапазоне спектра при высокой проводимости многообещающа для верхнего электрода солнечных ячеек и фотодетекторов.

Самой Природой заложенная наноразмерность привлекательна для инвесторов в нанотехнологии. Но… пока изготовлены только отдельные, хотя и не обманывающие надежд, единичные прототипы приборов. И все потому, что пока не ясно, как изготавливать эти почти невидимые слои достаточно протяженных размеров. Наиболее распространен метод «отслаивания» моноатомного слоя от графитовой ленты и последующего перенесения отслоившихся отдельных «чешуек» на подложку.

И вот сайт http://www.technologyreview.com/ [1] со ссылкой на статью в Nature Nanotechnology от 6 апреля с.г. [2] сообщает, что исследователи из Рутгерского университета (Rutgers University, США) под руководством проф. Мэниша Чховеллы (Manish Chhowalla) разработали относительно простой и дешевый способ изготовления прозрачных пленок шириной до нескольких см при толщине от 1 до 5 слоев графена. Авторы уверяют, что могут осадить графен практически на любую подложку, включая гибкую полимерную, и в перспективе неограниченного размера – «метры и метры», в режиме непрерывного осаждения – ленточный метод.

Сначала исследователи приготавливают графитовые чешуйки, смешивают их с водой и в полученную суспензию добавляют серную или азотную кислоту для окисления чешуек. Атомы кислорода, встраиваясь между отдельными графеновыми листами, способствуют их разделению, В результате образуются графеновые окисленные листы, взвешенные в воде. Эту взвесь фильтруют через мембрану с порами шириной 25 нм. Вода проходит через поры, а графеновые чешуйки шириной в несколько микрон покрывают поры и, как правило, регулярным образом. Когда поры закрываются, взвесь перетекает к непокрытым соседним порам, и так до тех пор, пока не распределится по всей поверхности. Затем перекладывают мембрану на подложку вниз стороной, покрытой графеновыми чешуйками, и мембрану удаляют растворением в ацетоне. Окончательно пленку выдерживают в гидрозине для преобразования графенового оксида в графен. Толщина пленки легко регулируется изменением объема используемой суспензии: при объеме 20 мл образуется пленка толщиной 1–2 нм, при 80 мл – 3–5 нм.

Исследователи использовали синтезированные прозрачные графеновые пленки в качестве верхнего электрода органических солнечных ячеек. Они также сделали транзистор, переместив пленку на кремниевую подложку и осадив на нее золотые электроды. В полученной пленке соседние графеновые ячейки накладываются друг на друга. Поэтому первые результаты испытания новой технологии в приборах не показали высоких результатов. Конечно, на данном этапе отработана только концепция новой технологии, а ее оптимизация станет следующим этапом работы.

Автор – С.Т.К.