Geautomatiseerde techniek voor grootschalige grafeenoverdracht kan de elektronische chipproductie stimuleren

Het team onder leiding van Delphine Bouilly, een professor in de afdeling natuurkunde van UDEM en directeur van IRIC’s Electronic Nanobiosensor Design and Application Research Unit, heeft een originele techniek ontwikkeld voor het manipuleren en verplaatsen van grafeen, een 1-atom-dikke materiaal dat betrokken is bij de assemblage van elektronische chips, voor applicaties in moleculaire diagnostics. Onder leiding van promovendus Amira Bencherif was de studie gepubliceerd in het dagboek NPJ 2D -materialen en toepassingen.

Grafeen is een tweedimensionaal (2D) nanomateriaal bestaande uit een enkele laag koolstofatomen. De fysieke en elektronische eigenschappen maken het ideaal voor de productie van een breed scala aan technologische apparaten, zoals biosensoren.

Het kan snel en in grote hoeveelheden op een koperoppervlak worden gesynthetiseerd, maar de grafeenlinten moeten vervolgens worden overgebracht van het metaaloppervlak naar productieschijven (wafels genoemd) om de gelijktijdige assemblage van verschillende chips mogelijk te maken. Deze overdrachtsstap is van cruciaal belang en vormt een grote uitdaging voor de grootschalige productie van apparaten op basis van 2D-nanomaterialen zoals grafeen.

Om aan deze behoefte te voldoen, heeft het team van Bouilly een originele en nieuwe grafeenoverdrachtstechniek ontworpen. Het overdrachtsapparaat bestaat uit een netwerk van glazen kamers waarin met grafeen gecoate koperen vellen worden geplaatst. Door middel van een pompsysteem worden de kamers gevuld en vervolgens leeggemaakt, met verschillende oplossingen die het grafeen van het koper dissociëren en het overbrengen naar een productiebestrijding die eerder was afgestemd op de kamers. Het hele proces is geautomatiseerd, zonder handmatige behandeling, net als een miniatuurassemblagelijn.

Nieuwe productiemogelijkheden

De techniek ontwikkeld door het team van Bouilly biedt verschillende belangrijke voordelen. Het automatiseert een handmatige methode die vroeger veel behendigheid vereist, waardoor het sneller en gemakkelijker te uitvoeren is. Het apparaat maakt het ook mogelijk dat verschillende grafeenlinten parallel kunnen worden overgedragen, een belangrijk aspect bij het verbeteren van de overdrachtssnelheid en het volume. Bovendien maakt het systeem verticale assemblage van meerdere grafeenlagen mogelijk. Last but not least slaat geautomatiseerde parallelle overdracht op bij grafeengebruik door verliezen te beperken.

Het systeem zal de productie van apparaten vergemakkelijken op basis van grafeen en andere 2D -materialen. Tegelijkertijd zal de productievolumes kunnen worden verhoogd. Het gebruik van deze apparaten als biosensoren wordt momenteel ontwikkeld door het Bouilly Laboratory, met name voor de diagnose van kankers en andere ziekten.