レーザー誘導前方転送によって製造された柔軟なグラフェンFET

本研究では、レーザー誘導前方転送（LIFT）技術を用いて、単層グラフェンピクセルおよびソースとドレイン（S/D）金属電極をPDMSおよびKapton PI基板にデジタル統合します。これは、柔軟なグラフェンフィールド効果トランジスタ（GFET）を開発するためです。私たちは、S/D電極の間に40から200μmの横幅を持つ完全なグラフェンピクセルの直接統合を示します。転送されたピクセルは、溶剤なしの単一ステップ転送プロセスのおかげで、高い構造品質と低い欠陥密度を示します。このレベルの転送品質を達成するために、我々は柔軟な基板に合わせたレーザー転送プロセスパラメータ（例：レーザー照度、ビーム形状とサイズ、整列）の徹底的な調査と最適化を行いました。転送されたピクセルの構造的完全性は、光学顕微鏡、ラマン分光法、電気測定を含む特性評価技術によって確認されました。さらに、我々はLIFTと金属ナノ粒子インクのレーザー焼結を組み合わせて、ソース、ドレイン、およびゲート電極を製造しました。最初に、LIFTを通じて、所定の形状および最小特徴サイズが< 50μmのマイクロパターンの製造に成功しました。その後、完全に金属ナノ粒子インクまたはペースト、熱感受性基板と互換性のある方法であるレーザー焼結が印刷されたパターンに選択的に適用され、高い電気導電性（抵抗率はバルク値の3倍未満）を実現しました。レーザー印刷および焼結パターンの電気的性能は、4点探針IVステーションを使用して評価されました。私たちが示した結果は、低次元材料を転送するためのLIFTの適応性と多様性を強調しており、特に直径50nmの単層グラフェンおよび金属ナノ粒子において顕著です。この技術は、特に次世代の柔軟なGFETにおける複雑なユースケースやアプリケーションに対するデジタルソリューションを提供します.