MIT:n insinöörit ovat kehittäneet tekniikan valmistaa ultraohuita puolijohtavia kalvoja, jotka on valmistettu useista eksoottisista materiaaleista. Tutkijat kehittivät taipuisia kalvoja galliumarsenidista, galliumnitridistä ja litiumfluoridista. Näillä materiaaleilla on parempi suorituskyky kuin piillä, mutta niistä on tähän asti ollut kohtuuttoman kallista tuottaa toiminnallisia laitteita.
Vuonna 2017 Jeehwan Kim ryhmineen kehitti menetelmän kalliiden puolijohdemateriaalien "kopioiden" tuottamiseksi grafeenin avulla. Kun grafeeni sijoitettiin kalliin puolijohdemateriaalin, kuten galliumarsenidikiekkojen päälle ja sen päälle galliumin ja arseenin atomeja, atomit näyttivät toimivan vuorovaikutuksina taustalla olevan atomikerroksen kanssa.
Tämän seurauksena atomit asettuivat pohjalla olevan puolijohdekiekon kuviointiin, muodostaen tarkan kopion, joka voitiin sitten helposti irrottaa grafeenikerroksesta. Tekniikka, jota he kutsuvat "etäepitaksiaksi", tarjosi kohtuuhintaisen tavan tuottaa useita galliumarsenidilevyjä käyttämällä vain yhtä kallista peruskiekkoa.
Pian sen jälkeen ryhmä innostui kokeilemaan tekniikkansa muilla puolijohdeaineilla. Piillä ja germaniumilla kopiointi ei onnistunut. Syyksi osoittautui, se että ne olivat ionisesti neutraaleja eli niillä ei ole polariteettia.
Tutkijat testasivat hypoteesia käyttämällä etäepitaksiaa kopioimaan puolijohteisia materiaaleja eri polaarisuuden asteilla. Havaittiin, että mitä suurempi polaarisuusaste on, sitä voimakkaampi on atomien vuorovaikutus, joissakin tapauksissa jopa useiden grafeenikerrosten läpi.
Kim katsoo, että etäepitaksiaa voidaan nyt käyttää erittäin joustavien kalvojen valmistamiseen monista aikaisemmin eksoottisista, puolijohtavista materiaaleista - niin kauan kuin materiaalit valmistetaan atomeista, joilla on polaarisuusaste.
Tällaiset äärimmäiset kalvot voisi mahdollisesti pinota päällekkäin, tuottamaan pieniä, joustavia, monitoimisia laitteita, kuten puettavia antureita ja joustavia aurinkokennoja.
Veijo Hänninen
Nanobittejä 9.10.2018
