Il grafene è uno dei materiali più promettenti per l'elettronica avanzata grazie alle sue straordinarie proprietà chimiche e fisiche. L'interazione tra il reticolo di grafene e la luce apre la strada allo sviluppo di nuovi dispositivi con funzionalità superiori. Tuttavia, la tecnologia utilizzata per l'elettronica tradizionale al silicio è improbabile che sia adatta per il grafene. La fotolitografia è il processo principale nella produzione di semiconduttori, utilizzando polimeri e liquidi che possono alterare drasticamente le proprietà iniziali del grafene. I nuovi metodi senza maschera sono in attivo sviluppo nella tecnologia del grafene.

Un team internazionale di ricercatori della National Research University of Electronic Technology (Russia), Il Forschungszentrum Jülich (Germania) e il centro tecnologico AIMEN (Spagna) hanno sviluppato un metodo di scrittura diretta per la modifica del grafene. Gli autori utilizzano la funzionalizzazione laser ultraveloce del grafene CVD a strato singolo per la fabbricazione senza maschera di dispositivi su micro e nanoscala. Gli autori suggeriscono che il laser a femtosecondi fornisce una reazione fotochimica (reazione iniziata solo sotto l'esposizione alla luce) nell'area dello sport laser sul grafene che porta alla sua modifica da parte dei gruppi ossidativi. Questi gruppi modificano drasticamente le proprietà elettriche e ottiche del grafene fornendo lo sviluppo funzionale di dispositivi in-plane senza utilizzare alcuna complicata tecnologia basata su maschere.

Gli autori hanno prodotto giunzioni p-p+ in transistor ad effetto di campo al grafene tramite impulsi laser fs. I fotorivelatori fabbricati funzionano a temperatura ambiente e non necessitano del raffreddamento esterno. La più alta fotoresponsività di 100 mA/W è stata osservata in strutture modificate.

Questo studio fornisce un primo passo verso metodi completamente senza maschera per la lavorazione di nuovi nanomateriali. Cambiare l'ambiente durante il trattamento laser fs può portare a una diversa funzionalizzazione della superficie del grafene. Inoltre, altri materiali 2-D come il fosforene forniscono un'ottima attività fotochimica e possono essere lavorati allo stesso modo. Lo studio mostra che il fotorilevatore completamente integrato ad alta responsabilità, rumore basso, e l'elevata gamma dinamica lineare è realizzabile mediante modellazione senza maschera su superfici di grafene attraverso l'elaborazione laser ultraveloce.

I ricercatori discutono ulteriormente della loro tecnologia Fotonica ACS , una pubblicazione dell'American Chemical Society.