超薄薄膜提升柔性電子導電性,爲未來注入動力

要是你的電子設備能馬上適應溫度、壓力或者撞擊,會怎麼樣呢?多虧了在量子材料小型化方面的一項新突破,這個想法正在成爲現實。

在本月發表於《應用物理快報》的一篇文章(此處爲超鏈接,未詳細翻譯)中,一個由大阪大學(Osaka University)領導的多機構研究團隊宣佈,他們已經成功地在柔性基底上合成了超薄的二氧化釩薄膜,還保持了薄膜的電學特性呢。

二氧化釩在科學界因其能在接近室溫的條件下在導體相和絕緣體相之間轉變而聞名。這種相變是那些能實時適應環境的智能、適應性強的電子設備的基礎。但是二氧化釩薄膜能達到的薄度是有限的,因爲將一種材料製作得太小會影響其導電或絕緣能力。

“通常,當薄膜被置於硬質基底上時,很強的表面力會干擾薄膜的原子結構並降低其導電性能,”該研究的主要作者餘博遠(音譯)解釋道。

爲了克服這個限制,該團隊在二維六方氮化硼(hBN)晶體上製備薄膜;hBN是一種高度穩定的軟質材料,它和氧化物沒有強鍵合,因此不會過度拉扯薄膜或者破壞它的精細結構。

資深作者田中秀和說:“結果真的很令人驚訝。我們發現,通過使用這種軟基底,材料結構幾乎沒有受到影響。”

通過進行精確的光譜測量,這個團隊得以證實,即使二氧化釩層的厚度薄至12納米,其相變溫度也基本保持不變。

於(Yu)說:“這一發現極大地提高了我們以實際方式操控量子材料的能力。我們對轉變過程的控制達到了新的水平,這意味着我們現在能夠針對傳感器和柔性電子器件等特定應用定製這些材料。”

鑑於二氧化釩等量子材料在微傳感器和設備設計中起着至關重要的作用,這一發現可能爲能夠附着在任何地方的功能性和適應性電子產品鋪平道路。該研究團隊目前正在研究此類設備,同時也在探索採用更薄的薄膜和基底的方法。