a) Illustration schématique de l'approche sans polymère en une étape pour fabriquer du graphène à motifs sur un substrat flexible. Un masque pochoir est conçu par un logiciel de conception assistée par ordinateur et fabriqué par une découpeuse laser. Le masque fabriqué est aligné sur le graphène CVD tel que cultivé sur une feuille de Cu, et la région de graphène exposée est éliminée par plasma d'oxygène. Le graphène à motifs est laminé sur un substrat flexible, suivi d'une gravure de la feuille de cuivre. b) Images au microscope optique et photographies de divers masques au pochoir avec des caractéristiques sophistiquées à micro-échelle (rangée du haut) et des motifs de matrice de graphène correspondants transférés sur un substrat de SiO2 et un film de Kapton flexible (rangée du bas). Toutes les barres d'échelle :300 m. Crédit :Université de l'Illinois
Des chercheurs de l'Université de l'Illinois à Urbana-Champaign ont mis au point une méthode en une étape, méthode facile pour modeler le graphène en utilisant un masque de pochoir et une gravure d'ions réactifs au plasma d'oxygène, et transfert direct ultérieur sans polymère sur des substrats flexibles.
Graphène, un allotrope de carbone bidimensionnel, a reçu un immense intérêt scientifique et technologique. Combinant des propriétés mécaniques exceptionnelles, mobilité supérieure des transporteurs, haute conductivité thermique, hydrophobie, et un coût de fabrication potentiellement bas, le graphène fournit un matériau de base supérieur pour la prochaine génération bioélectrique, électromécanique, optoélectronique, et les applications de gestion thermique.
« Des progrès significatifs ont été réalisés dans la synthèse directe de grandes surfaces, uniforme, films de graphène de haute qualité utilisant le dépôt chimique en phase vapeur (CVD) avec divers précurseurs et substrats catalytiques, " a expliqué SungWoo Nam, professeur adjoint de sciences mécaniques et d'ingénierie à l'Illinois. "Toutefois, à ce jour, les exigences en matière d'infrastructure sur le traitement post-synthèse (configuration et transfert) pour la création d'interconnexions, canaux de transistors, ou les terminaux d'appareils ont ralenti la mise en œuvre du graphène dans un plus large éventail d'applications."
"Conjointement avec l'évolution récente des techniques de fabrication additive et soustractive telles que l'impression 3D et le fraisage à commande numérique par ordinateur, nous avons développé une technique de modelage de graphène simple et évolutive à l'aide d'un masque pochoir fabriqué via un découpeur laser, " a déclaré Keong Yong, un étudiant diplômé et premier auteur de l'article, "La fabrication rapide de masques au pochoir a permis la structuration en une étape du graphène sans polymère et le transfert direct pour les dispositifs au graphène flexible apparaissant dans Rapports scientifiques .
"Notre approche de la structuration du graphène est basée sur une technique de masque d'ombre qui a été utilisée pour le dépôt de métal par contact, " Yong a ajouté. " Non seulement ces masques au pochoir sont fabriqués facilement et rapidement pour un prototypage rapide itératif, ils sont également réutilisables, permettant une réplication de modèle rentable. Et comme notre approche n'implique ni couche de transfert polymère ni solvant organique, nous sommes en mesure d'obtenir des motifs de graphène sans contamination directement sur divers substrats flexibles."
Nam a déclaré que cette approche démontre une nouvelle possibilité de surmonter les limitations imposées par les processus de post-synthèse existants pour réaliser la micro-modélisation du graphène. Yong envisage cette approche facile de la modélisation du graphène énonce des changements transformateurs dans le développement de dispositifs à base de graphène « faites-le vous-même » (DIY) pour de larges applications, notamment des circuits/dispositifs flexibles et l'électronique portable.
"Cette méthode permet des itérations de conception rapides et des réplications de modèles, et la technique de modelage sans polymère favorise un graphène de qualité plus propre que les autres techniques de fabrication, " a déclaré Nam. "Nous avons montré que le graphène peut être modelé en différentes formes et tailles géométriques, et nous avons exploré divers substrats pour le transfert direct du graphène à motifs."
