Transistor organici a film sottile (OTFT) completamente stampati su un substrato di carta. (a) Schema della struttura del dispositivo per un OTFT completamente stampato su carta. (b) Matrici di OTFT completamente stampati fabbricati su un supporto di carta a getto d'inchiostro stampato con il logo NIMS prima di aggiungere il dispositivo. (c) Un'immagine al microscopio ottico di array OTFT completamente stampati. (d) Un'immagine al microscopio ottico ingrandita del singolo dispositivo. Array di transistor a film sottile organici completamente stampati fabbricati su substrati di carta su cui è stato stampato il logo NIMS a getto d'inchiostro prima della lavorazione.
Un inchiostro a nanoparticelle che può essere utilizzato per la stampa di elettronica senza ricottura ad alta temperatura rappresenta un possibile approccio redditizio per la produzione di elettronica flessibile.
Si ritiene che la stampa di dispositivi a semiconduttore fornisca un'elettronica flessibile ad alte prestazioni a basso costo che supera i transistor a film sottile di silicio amorfo che attualmente limitano gli sviluppi nella tecnologia dei display. Tuttavia gli inchiostri a nanoparticelle sviluppati finora hanno richiesto la ricottura, che li limita a substrati in grado di resistere alle alte temperature, escludendo molte delle plastiche flessibili che altrimenti potrebbero essere utilizzate. I ricercatori dell'Istituto nazionale per la scienza dei materiali e dell'Università di Okayama in Giappone hanno ora sviluppato un inchiostro a nanoparticelle che può essere utilizzato con procedure di stampa a temperatura ambiente.
Gli sviluppi nei transistor a film sottile realizzati in silicio amorfo hanno fornito una gamma più ampia, display più sottili con una risoluzione più elevata e un consumo energetico inferiore. Tuttavia, ulteriori progressi in questo campo sono ora limitati dalla bassa risposta ai campi elettrici applicati, questo è, la mobilità a basso effetto di campo. I semiconduttori di ossido come InGaZnO (IGZO) offrono migliori caratteristiche prestazionali ma richiedono complicate procedure di fabbricazione.
Gli inchiostri a nanoparticelle dovrebbero consentire una semplice produzione a basso costo, ma le nanoparticelle solitamente utilizzate sono circondate da ligandi non conduttivi, molecole che vengono introdotte durante la sintesi per stabilizzare le particelle. Questi ligandi devono essere rimossi mediante ricottura per rendere l'inchiostro conduttore. Takeo Minari, Masayuki Kanehara e colleghi hanno trovato un modo per aggirare questa difficoltà sviluppando nanoparticelle circondate da molecole aromatiche planari che consentono il trasferimento di carica.
Le nanoparticelle d'oro avevano una resistività di circa 9 x 10 -6 Ω cm – simile all'oro puro. I ricercatori hanno utilizzato l'inchiostro a nanoparticelle per stampare transistor a film sottile organico su un polimero flessibile e un substrato di carta a temperatura ambiente, producendo dispositivi con mobilità di 7,9 e 2,5 cm2 V -1 S -1 rispettivamente per polimero e carta – cifre paragonabili ai dispositivi IGZO.
Come concludono i ricercatori nella loro relazione sul lavoro, "Questo processo di stampa a temperatura ambiente è un metodo promettente come tecnologia di base per i futuri dispositivi a semiconduttore".
