簡單的旋涂工藝沉積MXene薄層,用作光電探測(cè)器中的關(guān)鍵組件,從而賦能光纖數(shù)據(jù)傳輸、激光雷達(dá)和許多物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。
由于MXene是二維薄層材料,應(yīng)用形態(tài)多樣(從“噴漆、粘土”到“油墨”),并保持高導(dǎo)電性,因此其薄膜形式已成為一種非常具有吸引力的光電探測(cè)器電極的透明材料候選者。
“制造光電探測(cè)器的最大挑戰(zhàn)之一是金(Au)接觸點(diǎn)的沉積。金(Au)本身成本高,制造過程還必須在高溫和真空室中進(jìn)行,制造成本也非常高?!辈┦空撐难芯繂T、論文主要作者Kiana Montazeri博士說道,“我們正在用成本低廉的MXene材料代替金(Au),并通過使用臺(tái)式旋轉(zhuǎn)器在大氣條件下進(jìn)行沉積,完成光電探測(cè)器的制造?!?
這種薄膜沉積工藝的工作原理類似于將一滴墨水放入離心機(jī)中,然后將所產(chǎn)生的飛濺物從腔壁剝離。作為一種可以在普通大氣條件下完成的簡單工藝,利用圖案化基板完成,并輕松地用MXene材料批量生產(chǎn)光電探測(cè)器。
光電探測(cè)器的靈敏度與光敏材料的表面積有關(guān)。盡管大家更希望得到表面積更大的傳感器,但尺寸越大,需要的光功率也越高,會(huì)導(dǎo)致響應(yīng)變慢。由于MXene薄膜具有導(dǎo)電性,因此可以在傳感器的多個(gè)組件中使用,幾乎將器件的整個(gè)表面變成感應(yīng)區(qū),且不會(huì)降低其能量效率或性能。
“之所以對(duì)MXenes材料有興趣的原因有很多,其中最主要的一點(diǎn)是它們可以與水混合制成噴劑和油墨,同時(shí)保持適合的導(dǎo)電性,”德雷塞爾大學(xué)工程學(xué)員教授、論文合著者Bahram Nabet博士說道,“使用透明MXene薄膜做光電探測(cè)器的觸點(diǎn)具有明顯的優(yōu)勢(shì),因?yàn)樗軠p少載流子傳輸距離和響應(yīng)度之間的折衷?!?
研究人員在論文中表明,就靈敏度而言,用MXene薄膜制造的光電探測(cè)器性能優(yōu)于用金(Au)實(shí)現(xiàn)的同類器件的四倍。這意味著它們可使數(shù)據(jù)中心更加節(jié)能。