新型高精度技術(shù)讓納米圖形“變身”二維材料

據(jù)麥姆斯咨詢報道，近日，洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院（EPFL）的研究人員最新研發(fā)出一種高精度技術(shù)，能夠?qū)⒓{米圖形切割成二維（2D）材料。

憑借其開創(chuàng)性的納米技術(shù)，EPFL研究人員讓不可能變?yōu)榱爽F(xiàn)實(shí)。據(jù)悉，他們通過微型刀片利用熱能來破壞原子之間的作用力?！皞鹘y(tǒng)的光刻技術(shù)制作2D材料非常困難，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的光刻技術(shù)通常會使用腐蝕性化學(xué)物質(zhì)或加速帶電粒子（如電子或離子），有損材料性能。”工程學(xué)院微系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室的研究員兼博士后Xia Liu說道，“但是，我們最新研發(fā)的技術(shù)通過使用局部熱能和壓力‘源’可精確地切割成2D材料。”

“我們的技術(shù)類似于剪紙工藝，在瑞士很常見，但僅限于小規(guī)模制造。”該研究的合著者Ana Conde Rubio解釋道，“我們通過熱能來改變襯底，使其柔性更佳，在某些情況下甚至可以將升華為氣體。這樣我們可以更輕松地切割成2D材料?！?/p>

鋒利的探針

該技術(shù)的研究者們Xia Liu、Samuel Howell、Ana Conde Rubio、Giovanni Boero和JürgenBrugger主要使用二碲化鉬（MoTe2）——一種類似于石墨烯的二維材料。它的厚度不到1 nm，即三層原子的厚度。然后將MoTe2放在對溫度變化敏感的聚合物上。Liu解釋說：“當(dāng)聚合物受熱時，它會升華，也就是說會從固態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)?！?br />
微工程研究所的研究人員采用了新型納米結(jié)構(gòu)化技術(shù)，稱為熱掃描探針光刻（thermal scanning probe lithography，t-SPL）技術(shù)，其工作方式類似于力掃描顯微鏡（force scanning microscope）。他們將納米尺度的鋒利探針加熱到超過180°C，使其與2D材料接觸，然后再施加一點(diǎn)力導(dǎo)致聚合物升華。然后一層薄薄的MoTe2就會脫落，而不會損壞其它材料。

電子元件更小、更高效

研究人員通過該技術(shù)可在2D材料中切割出極其精確的圖案?！拔覀儾捎糜?jì)算機(jī)驅(qū)動的系統(tǒng)來控制快速加熱和快速冷卻工藝以及探針的位置?！绷硪晃缓现逽amuel Howell解釋道，“該方法可使我們能夠預(yù)先定義縮進(jìn)量，從而構(gòu)造如在納米電子器件中使用的納米帶?！?br />
但是，在如此小的維度內(nèi)工作會產(chǎn)生多大的用處呢？“許多2D材料都是半導(dǎo)體，可以集成到電子器件中。”Liu解釋道，“這項(xiàng)通用技術(shù)將對納米電子學(xué)、納米光子學(xué)和納米生物技術(shù)產(chǎn)生非常大的幫助，因?yàn)樗鼘⒂兄陔娮釉冃　⒆兊酶咝??！?br />
致力于更高的準(zhǔn)確性

下一階段將集中于研究更多其它材料，并找到適用于集成納米系統(tǒng)的材料組合。研究人員希望重新設(shè)計(jì)懸臂梁及其探針，以使切割過程更加精確。

總的來說，微系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家們正致力于研發(fā)新一代適用于柔性微系統(tǒng)的制造技術(shù)?！盎诰酆衔锏?a href="http://srfitnesspt.com/v/tag/10980/" target="_blank">微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）有很多潛在的電子和生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用?！盝ürgenBrugger教授解釋說道，“但是目前我們?nèi)蕴幱谠?D微系統(tǒng)中采用功能性聚合物技術(shù)研發(fā)的早期階段。”Brugger希望通過專注于模版、印刷工藝、聚合物的定向自組裝以及局部熱處理等方法來突破現(xiàn)有瓶頸，并為MEMS挖掘新的材料和工藝。