La sintesi di film sottili di composti inorganici metallici richiede in genere processi ad alta temperatura, che ne ostacolano le applicazioni su substrati flessibili. Recentemente, un gruppo di ricerca presso la City University di Hong Kong (CityUHK) ha sviluppato una tecnica di irradiazione a impulsi che sintetizza una varietà di film sottili in un tempo estremamente breve a temperature ultra-basse.
La strategia affronta in modo efficace i problemi di compatibilità e di costo della tradizionale sintesi ad alta temperatura, e i film termoelettrici preparati mostrano eccellenti prestazioni optoelettroniche nella gamma dello spettro visibile e del vicino infrarosso, che è promettente per l'elettronica indossabile e i circuiti optoelettronici integrati.
"La fabbricazione scalabile della pellicola è fondamentale per soddisfare i requisiti dei dispositivi optoelettronici di prossima generazione. I nostri progressi in questo lavoro evitano ingegnosamente le difficoltà con le tradizionali tecniche di preparazione della pellicola sottile, rendendola più ampiamente applicabile per l'uso pratico", ha affermato il professor Johnny Ho, vice associato -Presidente (Enterprise) e professore presso il Dipartimento di Scienza e Ingegneria dei Materiali della CityU, che ha guidato lo studio.
Il vantaggio principale della tecnica di sintesi a bassa temperatura sviluppata in questo studio è la sua applicabilità a vari substrati flessibili. Il gruppo di ricerca ha inoltre fatto un'interessante scoperta riguardante l'effetto termico di questi substrati sulla risposta optoelettronica dei risultanti film sottili termoelettrici. Questa scoperta apre opportunità per ottenere capacità di rilevamento ad ampio spettro.
L'articolo, intitolato "Sintesi di irradiazione a impulsi di calcogenuri metallici su substrati flessibili per prestazioni fototermoelettriche migliorate", è pubblicato sulla rivista Nature Communications .
La richiesta di dispositivi optoelettronici flessibili ha stimolato la necessità di tecniche avanzate con elevata produttività e basse temperature di lavorazione. Tuttavia, quando sono necessarie pellicole cristalline, sono necessari ulteriori processi ad alta temperatura. Questo requisito pone sfide significative quando si lavora con substrati termicamente instabili e altri componenti del dispositivo.
Per superare questi ostacoli, il gruppo di ricerca ha sviluppato un nuovo metodo di sintesi dell'irradiazione a impulsi che raggiunge sia una bassa temperatura di lavorazione che un tempo di reazione ultrabreve, superando le capacità delle tecniche convenzionali.
Con il nuovo metodo per preparare film sottili di solfuro metallico a basse temperature, questi rilevatori possono ora ottenere prestazioni più elevate su substrati flessibili adatti. Ciò crea interessanti possibilità per le applicazioni di imaging termico nel monitoraggio della sicurezza, nella rilevazione di incendi, nella sorveglianza militare e in altri campi.
Inoltre, l'effetto fototermoelettrico consente la conversione della luce infrarossa invisibile in segnali elettrici, aprendo la strada ad applicazioni nelle comunicazioni ad alta velocità e nell'elaborazione dei segnali ottici.
Guardando al futuro, i piani del gruppo di ricerca riguardano principalmente l'ottimizzazione delle prestazioni e la regolazione dei parametri, l'espansione dei sistemi di materiali e l'esplorazione dell'integrazione e della fattibilità delle applicazioni pratiche. Questi sforzi mirano a migliorare ulteriormente il potenziale dei film sottili di composti inorganici metallici sintetizzati a bassa temperatura e ad aprire la strada alla realizzazione di dispositivi optoelettronici flessibili avanzati.
Ulteriori informazioni: Yuxuan Zhang et al, Sintesi con irradiazione a impulsi di calcogenuri metallici su substrati flessibili per prestazioni fototermoelettriche migliorate, Nature Communications (2024). DOI:10.1038/s41467-024-44970-4
Informazioni sul giornale: Comunicazioni sulla natura
Fornito dalla City University of Hong Kong
