CC BY
22Лазерно-индуцированный перенос одно- и двумерных углеродных наноматериалов
ДежкинаМА.1'2, Рыбин М.Г.3'4, Арутюнян Н.Р.3'4, Комленок М.С.5
1 - ОК, лаборатория «Фотоника: квантовые материалы и технологии»
2 - Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ» 3 - ЦЕНИ, ОСПЯ, лаборатория спектроскопии наноматериалов
4 - Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет), лаборатория наноуглеродных материалов 5 - ЦЕНИ, ОСПЯ, лаборатория лазерной оптики поверхности
Е-mail: m. a. dezhkina@gmail. com Введение
В настоящее время проблема манипулирования различными углеродными наноматериалами стала по-настоящему актуальной в свете создания на их основе различных устройств. Традиционно для решения этой задачи применяется технология электронно-лучевой литографии. Однако эта методика обладает несколькими недостатками. Во-первых, этот процесс состоит из нескольких этапов, что увеличивает время работы с материалами и трудозатраты. Во-вторых, используемые в этой технике полимеры и резистивный слой загрязняют углеродный материал, что ухудшает физические свойства создаваемого элемента [1].
Целью данной работы является разработка метода лазерно-индуцированного переноса углеродных наноматериалов с различной геометрией: одно- и двумерных одностенных углеродных нанотрубок (ОУНТ) и графена, соответственно. Этот метод позволит создавать необходимые структуры углеродных наноматериалов на различных подложках для создания элементов фотоники и электроники на их основе.
Экспериментальная часть
Подложка, на которой находились переносимые ОУНТ и графен, получила название «донор», а подложка, на которую осуществлялась лазерная печать, - «акцептор». Донор представлял собой пластину из прозрачного для лазерного излучения материала
(таким материалом может являться, например, кварц или сапфир), покрытую медной или алюминиевой плёнкой. Слой металла толщиной порядка нескольких сотен нанометров наносился в вакуумной камере на подложку донора. Окончательный этап подготовки образца к переносу заключался в нанесении на металлическую плёнку суспензии с углеродными нанотрубками или графена.
Лазерно-индуцированный перенос реализовывался с помощью эксимерного Ю^-лазера с длиной волны 248 пт и длительностью импульса 20 ш. Облучение происходило через маску, позволяющую перенести участок с углеродным наноматериалом требуемой формы и размера, в данном случае квадрата 60^60 цт2. Лазерное излучение поглощалось металлической прослойкой донора, в результате чего происходил её нагрев, приводящий к выбросу ОУНТ и графена с донора с последующим переносом на акцептор.
Результаты и обсуждение
Итоговым результатом данной работы стали разработка метода лазерно-индуцированного переноса углеродных наноматериалов и их успешная печать на подложку-акцептор. Можно заметить, что ранее в некоторых исследованиях [2, 3] техника лазерной печати была применена для создания структур из углеродных нанотрубок и графена, однако использованная технология несколько отличалась от представленной в данной работе. В первую очередь, главной особенностью разработанного здесь метода является применение слоя металла, который в результате облучения лазером образует пузырь, выбрасывающий углеродный материал, нанесённый на донор. Кроме того, в представленной работе на акцептор печатались углеродные нанотрубки и графен без использования полимерной плёнки, то есть в чистом виде. В докладе будут обсуждаться влияние различных условий облучения на перенос ОУНТ и графена, а также различные подходы, требуемые при печати углеродных наноматериалов с отличающейся геометрией, т.е. одно- и двумерных наноматериалов.
Работа выполнена при поддержке Российского Научного Фонда (№ 18-72-10158).
Автор выражает благодарность сотрудникам ЦЕНИ ИОФ РАН Пивоварову П.А., Поповичу А.Ф., Образцовой Е.Д. и Конову В.И.
1. B. Prevel, J.-M. Benoit, L. Bardotti et al. Applied Physics Letters. 2011, 99, 083116.
2. A. Palla-Papavlu, M. Dinescu, A. Wokaun et al. Applied Physics A. 2014, 117, 371-376.
3. E.C.P. Smits, A. Walter, D.M. Leeuw et al. Applied Physics Letters. 2017, 111, 173101.
