Питание будущего — пленки ультратина повышают электрическую проводимость в гибкой электронике

Что если ваши электронные устройства могут адаптироваться на лету к температуре, давлению или воздействию? Благодаря новому прорыву в сокращении квантовых материалов, эта идея становится реальностью.

В статье, опубликованной в этом месяце в Applied Physics ExpressМногоинституциональная исследовательская группа, возглавляемая Университетом Осака, объявила, что они успешно синтезировали ультратонкую диоксидную пленку ванадий на гибкой подложке, чтобы сохранить электрические свойства фильма.

Диоксид ванадия хорошо известен в научном сообществе за его способность переходить между фазами дирижера и изолятора при почти комнатной температуре. Этот фазовый переход лежит в основе интеллектуальной и адаптируемой электроники, которая может приспособиться к окружающей среде в режиме реального времени. Но существует ограничение на то, насколько тонкие пленки диоксида ванадия могут быть, потому что сделать материал слишком небольшим влияет на его способность проводить или изолировать электричество.

«Обычно, когда пленка помещается на жесткую подложку, сильные поверхностные силы мешают атомной структуре фильма и разрушают его проводящие свойства», — объясняет Бойуан Ю, ведущий автор исследования.

Чтобы преодолеть это ограничение, команда подготовила свои фильмы на двухмерных кристаллах гексагонального нитрида бора (HBN); HBN — это очень стабильный мягкий материал, который не имеет прочных связей с оксидами и, следовательно, не слишком напрягает пленку и не портит свою деликатную структуру.

«Результаты действительно удивительны», — говорит Хидеказу Танака, старший автор. «Мы обнаруживаем, что, используя этот мягкий субстрат, структура материала почти не затронута».

Выполнив точные измерения спектроскопии, команда смогла подтвердить, что температура фазового перехода их слоев диоксида ванадия остается практически неизменной, даже при толщине до 12 нм.

«Это открытие значительно улучшает нашу способность манипулировать квантовыми материалами на практике», — говорит Ю. «Мы получили новый уровень контроля над процессом перехода, что означает, что теперь мы можем адаптировать эти материалы к конкретным приложениям, таким как датчики и гибкая электроника».

Учитывая, что квантовые материалы, такие как диоксид ванадия, играют решающую роль в проектировании микросенсоров и устройств, это открытие может проложить путь для функциональной и адаптируемой электроники, который можно прикрепить в любом месте. Исследовательская группа в настоящее время работает над такими устройствами, а также изучает способы включения даже более тонких фильмов и субстратов.