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.
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.