超薄薄膜提升柔性电子导电性,为未来注入动力
要是你的电子设备能马上适应温度、压力或者撞击,会怎么样呢?多亏了在量子材料小型化方面的一项新突破,这个想法正在成为现实。
在本月发表于《应用物理快报》的一篇文章(此处为超链接,未详细翻译)中,一个由大阪大学(Osaka University)领导的多机构研究团队宣布,他们已经成功地在柔性基底上合成了超薄的二氧化钒薄膜,还保持了薄膜的电学特性呢。
二氧化钒在科学界因其能在接近室温的条件下在导体相和绝缘体相之间转变而闻名。这种相变是那些能实时适应环境的智能、适应性强的电子设备的基础。但是二氧化钒薄膜能达到的薄度是有限的,因为将一种材料制作得太小会影响其导电或绝缘能力。
“通常,当薄膜被置于硬质基底上时,很强的表面力会干扰薄膜的原子结构并降低其导电性能,”该研究的主要作者余博远(音译)解释道。
为了克服这个限制,该团队在二维六方氮化硼(hBN)晶体上制备薄膜;hBN是一种高度稳定的软质材料,它和氧化物没有强键合,因此不会过度拉扯薄膜或者破坏它的精细结构。
资深作者田中秀和说:“结果真的很令人惊讶。我们发现,通过使用这种软基底,材料结构几乎没有受到影响。”
通过进行精确的光谱测量,这个团队得以证实,即使二氧化钒层的厚度薄至12纳米,其相变温度也基本保持不变。
于(Yu)说:“这一发现极大地提高了我们以实际方式操控量子材料的能力。我们对转变过程的控制达到了新的水平,这意味着我们现在能够针对传感器和柔性电子器件等特定应用定制这些材料。”
鉴于二氧化钒等量子材料在微传感器和设备设计中起着至关重要的作用,这一发现可能为能够附着在任何地方的功能性和适应性电子产品铺平道路。该研究团队目前正在研究此类设备,同时也在探索采用更薄的薄膜和基底的方法。