Skip to main content

Új módszer a hajlékony elekronika megvalósítására

Megjelent: 2014. augusztus 07.

Hajlekony elektronika kezdokeptA hajlékony elektronika ma is létező fogalom, azonban az eredmény vagy olcsó, vagy valóban hajlékony. Úgy tűnik, japán kutatók most közelebb kerültek a megoldáshoz.

 

 

 

A MANA nemzetközi nanoanyag-kutató központ (Tsukuba, Japán) sajtóközleménye olyan kutatási eredményről számol be, amely által nanorészecskéket tartalmazó festékkel, magas technológiai hőmérsékletek alkalmazása nélkül lehetséges „nyomtatott” aktív elektronikai eszközök létrehozása. Ez valóban költséghatékony megközelítés a hajlékony elektronikai eszközök gyártására.
A félvezető eszközök nyomtatott kivitelezése az a technológia, amelytől az olcsó, mégis jó minőségű hejlékony elektronikai áramkörök létrehozását várják. A jelenleg futó kutatások célja olyan technológia kidolgozása, amely minőségét és árhatékonyságát tekintve egyaránt felülmúlja azoknak az amorf szilíciumból készült megoldásoknak a tulajdonságait, amelyek ma a hajlékony megjelenítőkkel kapcsolatos kutatások lehetőségeit korlátozzák.
Az eddig kifejlesztett nanorészecske-alapú festékek fő problémája az volt, hogy hőkezelést kellett alkalmazni ahhoz, hogy a hordozófelületre felvigyék a megfelelő mintát. Ezért csak a magas hőmérséklet elviselésére alkalmas hordozóanyagok jöhettek szóba, amely a legtöbb olyan hajlékony műanyagfólia alkalmazását kizárta a lehetőségek közül, amelyek egyéb tulajdonságai megfeleltek volna az alkalmazás követelményeinek. A japán Nemzeti Anyagkutató Intézet (NIMS) és az Okayama Egyetem kutatóinak most sikerült egy olyan nanorészecske-alapú nyomtatófestéket kifejlesztenie, amelyet szobahőmérsékletű nyomtatási technológiával is alkalmazni lehet.

 

Hajlekony elektronika

Teljesen nyomtatási eljárással készült szerves anyagú vékonyréteg tranzisztorok (Organic Thin Film Transistor – OTFT) papírhordozón (a). Az OTFT félvezető eszköz szerkezeti vázlata (b). OTFT-eszközök mátrixa olyan papírhordozón, amelyre előzőleg tintasugaras eljárással a NIMS logóját nyomtatták (c). A nyomtatott OTFT-mátrix fénymikroszkópos képe (d). Egyetlen OTFT-eszköz nagyított fénymikroszkópos képe.


Az amorf szilíciumból készült vékonyréteg tranzisztorok kidolgozásának nagy szerepe volt az új megoldás „előéletében”, mivel ez az eljárás tette lehetővé a szélesebb, vékonyabb, nagyobb felbontású és alacsonyabb energiafogyasztású megjelenítők megvalósítását. E terü­l­et továbbfejlesztésének az volt az akadálya, hogy nagyon kis érzékeny­séggel reagált az alkalmazott villamos térre a töltéshordozók alacsony mobilitása miatt. Bizonyos oxidfélvezetők, mint az InGaZnO („becenéven” IGZO) nagyobb teljesítőképességet adnak, azonban a bonyo­lult gyártási eljárás erősen korlátozza a gyakorlati alkalmazhatóságot.
A nanorészecske-alapú festékekből készült nyomtatófestékekből egyszerű és olcsó eljárással alakíthatók ki aktív félvezetőelemek, ám a rendszerint használt nanorészecskék nem vezető kötőanyagokba vannak beágyazva – ezek olyan molekulák, amelyeket a nanorészecske-szintézis során alkalmaznak abból a célból, hogy stabilizálják a keletkező részecskéket. Annak érdekében, hogy nanorészecs­kékből álló, eletromosan vezető réteg jöjjön létre, ezeket az anyagokat magas hőmérsékleten történő újraolvasztással kell eltávolítani. Ez a magas hőmérséklet az oka annak, hogy számos – a célnak egyébként kiválóan megfelelő – hordozóanyag nem használható ezzel az eljárással. Takeo Minari, Masayuki Kanehara és kollégáik azonban találtak egy módszert e nehézség megkerülésére azáltal, hogy a nanorészcskéket olyan sík elrendezésű aromatikus molekulákkal vették körül, amelyek alkalmasak a villamos töltés továbbítására.
Az arany nanorészcskék fajlagos ellenállása 9×10-6 Ωcm, amely a tiszta aranyéhoz hasonló érték. A kutatók ezeket az arany nanorészcs­kéket használták olyan festék előállítására, amellyel – szobahőmérsékletű nyomtatási technológiával – szerves vékonyréteg tranzisz­torokat tudnak létrehozni hajlékony polimer- és papírhordozón.
Az így létrejött eszközökben a töltéshordozók mobilitása polimerhor­dozón 7,9 cm2V-1s-1, illetve papírhordozón 2,5 cm2V-1s-1, és ezek az értékek már jól közelítik az IGZO-alapú félvezető eszközökben mérhető mozgékonyságot.
A kutatók az eredményeiket összefoglaló beszámolóban így fogalmaztak: „Ez a szobahőmérsékletű nyomtatási eljárás ígéretes módszer arra, hogy a jövőben elektronikus rendszereket hozzunk létre ezen az elven”. 

Referencia 

  • Room-temperature printing of organic thin-film transistors with π-junction gold nanoparticles Takeo Minari1,2, Yuki Kanehara3, Chuan Liu1, Kenji Sakamoto1, Takeshi Yasuda1, Asuka Yaguchi1, Shigemi Tsukada4, Kei Kashizaki3 and Masayuki Kanehara3,4, Advanced Functional Materials, DOI: 10.1002/adfm.201400169 (2014).

  • MANA Research Highlights: http://www.nims.go.jp/mana/research/highlights/vol16.html

A kutatásban részt vevő intézmények

  • 1) National Institute of Materials Science (NIMS),
        Tsukuba, Ibaraki 305-0044, Japan

  • 2) RIKEN, 2-1 Hirosawa, Wako, Saitama 351-0198, Japan

  • 3) Okayama University, Kita-ku, Okayama 700-8530, Japan

  • 4) Colloidal Ink Co., Ltd, Sojya-shi, Okayama 719-1121, Japan

 

Szerzők:
Ez az e-mail-cím a szpemrobotok elleni védelem alatt áll. Megtekintéséhez engedélyeznie kell a JavaScript használatát.;
Ez az e-mail-cím a szpemrobotok elleni védelem alatt áll. Megtekintéséhez engedélyeznie kell a JavaScript használatát.

 

Forrás:
A MANA-kutatócsoport sajtóközleménye, 2014. július 10. Tsukuba, Japán

 

Címkék: hajlékony elektronika