Hóa học quanh ta
Videoclip Hóa học
Tra cứu Hóa học

phosphorous_blackTrong tương lai, những tấm phospho đen có tính bán dẫn với độ dày chỉ vài nguyên tử có triển vọng sẽ trở thành vật liệu đột phá để chế tạo các thiết bị điện tử hoạt động nhanh hơn, tiêu thụ ít điện năng hơn và mềm dẻo hơn. Nhưng một cản trở lớn hiện nay là quy trình chế tạo phospho đen chất lượng cao ở quy mô điện tử diễn ra rất chậm và đòi hỏi phải thực hiện rất công phu, tỉ mỉ. Nay các nhà hóa học tại Đại học Tổng hợp Northwester (Mỹ) đã tìm ra phương pháp sử dụng dung dịch để có thể sản xuất dễ dàng những lượng lớn vật liệu này.

Tương tự các vật liệu điện tử siêu mỏng khác như graphen và molybden disulphua, phospho đen là vật liệu rất thích hợp để sản xuất các linh kiện điện tử hiệu suất cao, bền và mềm dẻo trong điện thoại thông minh cũng như các thiết bị khác. So với các vật liệu hai chiều khác, phospho đen kết hợp tính chất bán dẫn tốt với tính lưu động nạp cao. Trong vật liệu này, điện tử có thể di chuyển nhanh, nhờ đó nó cho phép chuyển mạch và thực hiện các phép tính nhanh hơn. Các nhà nghiên cứu đã bắt đầu khảo sát các ứng dụng điện tử của phospho đen từ năm 2014, cho đến nay họ đã thiết kế một số loại bóng bán dẫn riêng lẻ từ phospho đen. Nhưng các bộ vi xử lý ngày nay cần kết hợp hàng triệu hoặc hàng tỉ bóng bán dẫn như vậy trong những mạch điện tử phức tạp.

Trong khi các kỹ sư điện nghĩ cách chế tạo những thiết bị điện tử tinh vi hơn bằng vật liệu phospho đen thì các nhà hóa học lại phải làm việc với vấn đề cơ bản hơn nhiều, đó là sản xuất những tấm phospho đen siêu mỏng với kích thước đủ lớn để có thể chế tạo mạch điện tử. Phương pháp đang được áp dụng để sản xuất phospho đen đạt chất lượng cao nhất hiện nay cũng chính là phương pháp mà ban đầu được áp dụng để sản xuất graphen – bóc tách lớp cơ học. Theo cách này, các nhà nghiên cứu nghiền nhỏ những miếng phospho đen, sau đó sử dụng băng dính để bóc tách riêng các lớp vật liệu cho đến khi thu được những màng rất mỏng, chỉ dày vài lớp. Nhưng với “phương pháp băng dính” như vậy, các nhà khoa học chỉ có thể sản xuất phospho đen ở những lượng hạn chế, do đó tiến độ nghiên cứu bị chậm và quá trình sản xuất trở nên không khả thi.

Trong phương pháp mới của mình, các nhà hóa học Đại học Tổng hợp Northwester đã đặt tinh thể phospho đen và dung môi vào đáy một ống siêu âm, ống này sử dụng một đầu nhọn kim loại dao động nhanh để khuấy chất lỏng. Tác động kết hợp giữa dung môi và siêu âm làm cho phospho đen bị tách thành các tấm chỉ dày vài nanomét và nằm lơ lửng trong chất lỏng. Sau đó, các nhà nghiên cứu sử dụng phương pháp quay ly tâm để thu được những tấm phospho đen cực mỏng, mỗi tấm này có thể được chế tạo thành một bóng bán dẫn. Nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm với 7 loại dung môi hữu cơ khác nhau và tìm ra rằng dung môi tốt nhất là N-metylpyrrolidon - một chất lỏng với sức căng bề mặt lớn mà cũng đã được sử dụng rất hiệu quả để tách các tấm graphen trong dung dịch.

Sử dụng phospho đen được bóc tách bằng dung môi như trên, các nhà nghiên cứu đã chế tạo các bóng bán dẫn và phát hiện ra rằng những thiết bị điện tử đó có độ linh động nạp tương tự như khi dùng các tấm phospho đen được bóc tách bằng phương pháp cơ học.

Nghiên cứu trên chỉ mới là bước đi đầu tiên theo hướng sản xuất phospho đen siêu mỏng ở quy mô lớn để sản xuất các thiết bị điện tử, vì trong quá trình ly tâm các nhà nghiên cứu chưa thể kiểm soát chính xác chất lượng của các tấm phospho đen. Tuy nhiên, họ đang tiếp tục cải tiến phương pháp này để đạt kết quả tốt hơn.

Hoahocngaynay.com

Nguồn Chemical & Engineering News

Hits smaller text tool iconmedium text tool iconlarger text tool icon

Comments powered by H2N2

Tin liên quan:
Tin mới hơn:
Tin cũ hơn:

DANH MỤC TÀI LIỆU

Sản xuất phospho đen siêu mỏng bằng phương pháp dung dịch