Figura 1. Articolo di copertina del numero di luglio 2018 di Materiale avanzato .
Recentemente, i semiconduttori organici processabili in soluzione vengono messi in evidenza per la loro potenziale applicazione nell'elettronica stampata, diventando una tecnica praticabile per fabbricare film sottile flessibile di grande area a basso costo. La mobilità dell'effetto di campo dei semiconduttori organici di piccole molecole dipende dalla cristallinità, orientamento del cristallo, e dimensione del cristallo. Una varietà di tecniche di rivestimento basate su soluzioni, come la stampa a getto d'inchiostro, rivestimento per immersione, e il taglio della soluzione sono stati sviluppati per controllare la cristallinità e l'orientamento dei cristalli, ma è ancora necessario un metodo per sviluppare tecniche per aumentare la dimensione dei cristalli dei semiconduttori organici.
Per superare questo problema, il team di ricerca ha sviluppato un sistema di taglio della soluzione basato su micropilastri di polimeri inorganici per aumentare le dimensioni dei cristalli di un semiconduttore organico con le dimensioni dei pilastri. Utilizzando questa tecnica, il processo di cristallizzazione dei semiconduttori organici può essere controllato con precisione, e quindi può essere fabbricato un film sottile di semiconduttore organico di grande area con cristallinità controllata.
Una varietà di tecniche di rivestimento basate su soluzioni non è in grado di controllare il flusso del fluido delle soluzioni in modo appropriato, quindi il solvente evapora in modo casuale sul substrato, che ha difficoltà nella fabbricazione di film sottili di semiconduttori organici con cristalli di grandi dimensioni.
Il team di ricerca ha integrato microstrutture polimeriche inorganiche nella lama di taglio della soluzione per risolvere questo problema. Il polimero inorganico può essere facilmente microstrutturato tramite tecniche di stampaggio convenzionali, ha un'elevata durata meccanica, e resistenza ai solventi organici. Utilizzando la lama microstruttura a base di polimeri inorganici, il team di ricerca ha controllato la dimensione dei semiconduttori organici di piccole molecole regolando la forma e le dimensioni della microstruttura. Le microstrutture nella lama inducono le regioni di curvatura affilata nella linea del menisco che si è formata tra la lama di taglio e il substrato, e quindi la nucleazione e la crescita dei cristalli possono essere regolate. Quindi, il team di ricerca ha fabbricato un film sottile semiconduttore organico con grandi cristalli, che aumenta la mobilità ad effetto di campo.
Figura 2. Struttura chimica del polimero inorganico (AHPCS) e processo di fabbricazione di una lama di taglio AHPCS microstrutturata. Credito:The Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST)
Il team di ricerca ha anche dimostrato un processo di taglio in soluzione su una superficie curva utilizzando una lama di taglio flessibile a base di polimeri inorganici, che amplia l'applicabilità del taglio della soluzione.
Il professor Park ha detto, "Il nostro nuovo sistema di taglio della soluzione può controllare il processo di cristallizzazione con precisione durante l'evaporazione del solvente". Ha aggiunto, "Questa tecnica aggiunge un altro parametro chiave che può essere utilizzato per regolare le proprietà dei film sottili e apre un'ampia varietà di nuove applicazioni".
I risultati di questo lavoro, intitolato "Soluzione di polimeri inorganici a base di micropilastri di film sottili di semiconduttori organici di grandi dimensioni con dimensioni dei cristalli dipendenti dalla dimensione del pilastro, " sono stati pubblicati nel numero di luglio 2018 di Materiale avanzato .
Figura 3. La tendenza all'aumento delle dimensioni dei cristalli di semiconduttori organici con l'aumento della dimensione della microstruttura. Credito:The Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST)
