Сотрудники Центра фотоники и квантовых материалов Сколковского института науки и технологий разработали метод для тонкой настройки оптоэлектрических характеристик однослойных углеродных нанотрубок. Результаты работы позволят расширить возможности для применения этих материалов в оптоэлектронике.

Исследование опубликовано в журнале The Journal of Physical Chemistry Letters.

Однослойные углеродные нанотрубки (ОУНТ) — это перспективный материал для гибкой и прозрачной электроники. По сравнению с традиционными для этой индустрии материалам, такими как оксид индия, легированный оловом, или оксид цинка, легированный алюминием, ОУНТ более гибкие и растягиваемые, и к тому же они первоначально обладают проводимостью p-типа (носителями заряда служат не электроны, а дырки), что делает их одним из лучших кандидатов для электроники будущего.

Однако у ОУНТ есть недостаток, мешающий их повсеместному использованию в индустрии, — их электронные характеристики сложно контролировать. А это часто необходимо, особенно в оптоэлектронике, где требуется контролировать проводимость и положение уровня Ферми — важной характеристики состояния электронов. Один из перспективных способов такого контроля — введение в структуру трубок добавок различных элементов или соединений. Такой процесс называется легированием.

Ученые из Сколтеха разработали новый аэрозольный метод для равномерного, контролируемого и легко воспроизводимого легирования ОУНТ. Также исследование может помочь и в разработке новых приложений на основе высокопроводящих прозрачных пленок.

«На данный момент для увеличения проводимости ОУНТ чаще всего используют один из трех методов нанесения легирующих элементов: прокапывание, раскрутка или погружение в раствор. Хотя эти методы и позволяют значительно (до 15 раз) снизить сопротивление пленок из ОУНТ, они обладают рядом недостатков, среди которых — пространственная неоднородность и сложность масштабирования. Все это приводит к неравномерному испарению растворителя и, следовательно, к эффекту кофейных колец на поверхности пленки. Также ни один из перечисленных методов не позволяет контролировать положение уровня Ферми для пленок из ОУНТ», — отметил один из авторов работы, аспирант Сколтеха Алексей Цапенко.