Группа ученых из США создала новый тип сложной прозрачной диэлектрической пленки с использованием графена и сегнетоэлектрического полимера. Созданная из слоев материалов с различными свойствами пленка имеет высокую диэлектрическую проницаемость, таким образом, она может быть идеальным компонентом для создания пластиковых электронных устройств.

Графен представляет собой одиночные плоские листы, состоящие из соединенных посредством sp₂-связи атомов углерода, образующих ячеистую решетку.

Графен отличается целым диапазоном уникальных свойств, в частности, высокой подвижностью свободных носителей заряда, что определяет его высокую электропроводность.

Это значит, что данный материал вполне может служить соединительным элементом или даже стать одним из конструктивных элементов сверхбыстрых электронных схемах будущего.

Кроме того,

графен поглощает свет в широком диапазоне длин волн электромагнитного спектра (от видимого излучения до средней инфракрасной области), являясь при этом оптически прозрачным. С точки зрения механических свойств графен отличается гибкостью и невероятной прочностью.

Как оказалось, перечисленные выше свойства графена могут быть полезны не только непосредственно в электронных компонентах. Группа исследователей из University of Austin (США) смогла создать на основе этого материала подобную «сэндвичу» диэлектрическую пленку, свойства которой определяются сочетанием графена и сегнетоэлектрического полимера.

В данной конструкции графен выполняет роль середины «сэндвича». В рамках эксперимента этот материал выращивался учеными с помощью химического осаждения из парообразного состояния; впоследствии созданный таким образом углеродный слой просто переносился на пластиковую подложку, заранее покрытую сегнетоэлектрическим полимером (и покрывался другим слоем полимера).

Созданная описанным выше методом диэлектрическая пленка обладает высокой прозрачностью и механической гибкостью.

Ее диэлектрическая проницаемость приближается к 51 (для сравнения диэлектрическая проницаемость сегнетоэлектрического полимера или других похожих пленок, к примеру, из оксида гафния, – около 15 и 20, соответственно). Более того, как оказалось, ученые в состоянии контролировать диэлектрическую проницаемость созданной ими пленки, изменяя уровень окисления графеновой прослойки на этапе ее формирования.

Как считают ученые,

разработка подобных диэлектрических полимерных пленок важна для будущего электроники, поскольку высокая диэлектрическая проницаемость напрямую влияет на производительность создаваемых устройств.

Столь высокая диэлектрическая проницаемость описанного материала определяется как раз наличием слоя графена, который образует слой пространственного заряда, т.е. область, где происходит накопление носителей заряда. Это повышает диэлектрическую проницаемость всей пленки.

В будущем созданная диэлектрическая пленка может использоваться при создании различных пластиковых электронных компонент, к примеру, встроенных конденсаторов или неорганических электролюминесцентных устройств.

Подробные результаты описанной работы опубликованы в журнале ACS Nano.

Научная группа, сообщившая об открытии, планирует направить свои силы на дальнейшее повышение диэлектрической проницаемости пленок при помощи хлорирования графеновой прослойки (идею они почерпнули из своей предыдущей работы с входной области).