Учёные представили прорывной метод обработки хрупких перовскитов для электроники будущего
Международная научная группа представила новый метод производства полупроводников, способный коренным образом изменить подход к созданию устройств на основе двумерных перовскитов. Разработанная технология преодолевает ключевые ограничения традиционной литографии при работе с хрупкими перспективными материалами, открывая путь к более сложным и эффективным оптоэлектронным устройствам.
Совместная исследовательская команда из Китая и США разработала метод изготовления полупроводников, который, по их словам, открывает совершенно новые возможности для создания высокопроизводительных светоизлучающих и интегральных электронных устройств. Подход призван преодолеть слабые стороны современных литографических процессов, доминирующих в производстве полупроводников, но сталкивающихся с трудностями при работе с хрупкими материалами нового поколения.
В стандартной литографии лазеры наносят схемы, воздействуя на поверхность вертикально. Однако любое боковое рассеивание света может привести к неконтролируемым повреждениям, что становится особенно серьёзной проблемой для мягких и высокочувствительных материалов, таких как галогенидные свинцовые перовскиты. Эти материалы, обладающие исключительными оптоэлектронными свойствами в двумерной кристаллической решётке, считаются прорывными для электроники следующего поколения, но их мягкая и химически нестабильная природа крайне затрудняет прецизионную обработку на наноуровне.
Новый метод, разработанный в рамках сотрудничества Университета науки и техники Китая в Хэфэе, Шанхайского технологического университета и Университета Пердью и описанный в журнале Nature, решает эту проблему. Он основан на технике самотравления, которая позволяет формировать контролируемые боковые микроструктуры непосредственно внутри материала, не повреждая его. Как пояснил ведущий автор исследования, материаловед Чжан Шучэнь из Университета науки и техники Китая, работа создала новую материальную платформу и путь проектирования для высокопроизводительных люминесцентных и дисплейных устройств.
Технология использует внутреннее напряжение, естественным образом возникающее внутри кристалла перовскита в процессе его роста. Вместо того чтобы резать материал извне, процесс работает изнутри, подобно использованию скрытой линии разлома в горной породе для направленного и контролируемого раскалывания. Это позволило исследователям создать на кристаллической пластине пиксельные единицы, цвет и яркость которых можно точно настраивать, получив мозаику из различных перовскитных областей с уникальными светоизлучающими свойствами. Такой уровень контроля является важным шагом на пути к созданию более миниатюрных и эффективных оптоэлектронных устройств, включая дисплеи и светодиоды нового поколения.
Внедрение подобных инноваций приобретает особую актуальность, поскольку передовая полупроводниковая промышленность остаётся в сильной зависимости от сложного и дорогостоящего оборудования, такого как системы литографии в крайнем ультрафиолетовом диапазоне. По мнению экспертов, эта зависимость от традиционных процессов стала структурным узким местом в стремлении к созданию более мелких и сложных архитектур устройств. Новый метод предлагает альтернативный путь для работы с перспективными материалами, которые трудно или невозможно обрабатывать существующими инструментами.