Науковці з університету штату Мічиган здійснили прорив у технології створення кристалів, які використовуються в електроніці, зокрема в лазерах та світлодіодах. Їх метод передбачає “малювання” кристалів за допомогою лазерів, що може забезпечити значно більшу точність, зменшивши витрати та підвищивши ефективність виробництва.
Прорив у технології створення кристалів
Дослідження, очолюване Еладом Гарелем, продемонструвало, як наночастинки золота, нагріті лазером, спричиняють формування кристалів з розчину перовскиту на основі свинцю. Завдяки переміщенню цих наночастинок також за допомогою лазера, стає можливим “намалювати” кристали в потрібних місцях в електронних пристроях.
Традиційні методи виготовлення кристалів в електроніці, такі як парова дифузія, часто призводять до випадкового розташування кристалів, що ускладнює їхнє застосування.
“У пристроях необхідно, щоб кристалічний матеріал знаходився у дуже конкретних точках,” – пояснює Гарель.
В новій техніці, що базується на явищі “плазмонного нагрівання”, науковці отримали змогу контролювати процес формування кристалів значно точніше.
В лабораторних умовах команда Гареля оцінювала результати, підсвічуючи наночастинки золота лазером з довжиною хвилі 660 нанометрів. Ці маленькі частинки, розміром менше тисячної долі людської волосини, нагріваються під час опромінення лазером, збуджуючи електрони і, як наслідок, ініціюючи кристалізацію.
“Золоті наночастинки працюють як міні-нагрівачі. Коли лазер впливає на частинку з потрібною частотою, електрони починають коливатися, що виробляє тепло,” – зазначив Гарель.
Ця технологія сприяє утворенню кристалів в заданих точках на скляній підкладці.
Перовскіт на основі свинцю відомий своїми високими показниками у сонячних батареях і світлодіодах, проте новий метод може бути адаптований і для інших кристалів, таких як арсенід кремнію, використовуваний у приладах космічного телескопа “Джеймс Уебб”. Також, особливість перовскитів в тому, що з підвищенням температури їх розчинність зменшується, що вже вплине на процес кристалізації.
Ця інноваційна технологія також має потенціал знизити витрати на виготовлення, адже дозволяє точно розташувати кристали в потрібному місці у потрібний час. Використання простого, недорого лазера дозволить зменшити витрати на виробництво кристалів, що можуть знадобитися в таких сферах, як сенсори для астрономії, де ціна інструментів має критичне значення.
Наступними кроками стануть випробування цієї методики в реальних електронних пристроях та розробка більш складних схем з використанням кількох лазерів. Гарель підкреслює, що команда працює над цією задачею вже зараз, стверджуючи, що новий підхід відкриває широкі перспективи для електроніки та просторових технологій.