Figura 1. Illustrazione schematica di un polimero semiconduttore nel suo stato reticolato. Credito:Professor BongSoo Kim, UNIST
Un gruppo di ricerca, affiliato con l'Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST) della Corea del Sud è riuscito a fabbricare array altamente integrati di PTFT e porte logiche tramite l'elaborazione di tutte le soluzioni.
Una tecnologia per abbassare i costi di produzione dei dispositivi elettronici, come gli OLED di grandi dimensioni che rendono grandi televisori è stato sviluppato. Invece di costose apparecchiature per il vuoto, questa tecnica utilizza una serie di processi risolutivi per la produzione di dispositivi elettronici.
Un gruppo di ricerca, guidato congiuntamente dal professor BongSoo Kim nella School of Natural Science, Professor Jeong Ho Cho della Yonsei University, Il professor Moon Sung Kang della Sogang University è riuscito a fabbricare array altamente integrati di transistor polimerici a film sottile e porte logiche interamente tramite la tecnica di elaborazione di tutte le soluzioni. La chiave di questa tecnica è che utilizza un agente reticolante altamente efficiente che non produce degradazione nelle proprietà elettriche dei materiali ospiti.
La tecnica di elaborazione della soluzione si riferisce a un metodo di fabbricazione in base al quale i materiali vengono disciolti in una varietà di solventi, e quindi possono essere rivestiti con rivestimento a rotazione per esperimenti di dimensioni di laboratorio o stampa a getto d'inchiostro. Tale tecnica è meno costosa dell'attrezzatura per il vuoto, tuttavia lo svantaggio è che esiste la possibilità di danni materiali. Generalmente, il processo di fabbricazione di dispositivi elettronici richiede l'impilamento di vari strati di componenti elettronici. E questo può aumentare il rischio di danni materiali, soprattutto quando si impilano gli strati uno sopra l'altro mediante una serie di fasi di elaborazione della soluzione. Oltretutto, il calore prodotto dalla rimozione dei solventi può indurre la denaturazione dei materiali ospiti, che è un grosso ostacolo nella realizzazione di dispositivi elettronici processati in tutte le soluzioni.
Figura 2. Elaborazione di tutte le soluzioni, PTFT e circuiti logici completamente fotopatterned. (Sinistra) Un disegno schematico e un'immagine fotografica di PTFT completamente fotomodellati e circuiti logici fabbricati su un substrato di plastica modellando il canale semiconduttore, dielettrico del cancello, e materiali per elettrodi. (A destra) Strutture chimiche dei materiali elettronici utilizzati in questo studio. Credito:Professor BongSoo Kim, UNIST
Il team di ricerca ha risolto tali problemi, utilizzando un reticolante tridimensionale in geometria tetraedrica contenente quattro porzioni di azidi fotoreticolabili, indicato come 4Bx. Questo agente di reticolazione collega i diversi tipi di materiali elettronici (ad es. semiconduttori polimerici, isolanti polimerici, e nanoparticelle metalliche), e tenendoli così saldamente insieme, come un ponte. Poiché gli strati dei componenti elettronici reticolati sono fortemente resistenti ai solventi chimici, è possibile micromodellare gli strati ad alta risoluzione e impilare gli strati uno sopra l'altro mediante una serie di fasi di elaborazione della soluzione.
Figura 3. Caratteristiche elettriche dei circuiti logici completamente fotomodellati. Credito:Professor BongSoo Kim, UNIST
"Gli agenti di reticolazione sono elettricamente non conduttivi, e quindi l'aggiunta di una grande quantità di un agente reticolante porta ad un cambiamento morfologico del film e al deterioramento delle proprietà elettriche e optoelettroniche del materiale, " dice il professor Kim. "Tuttavia, il nuovo reticolante può essere applicato al processo di modellatura di vari materiali lavorabili in soluzione con l'uso di una quantità molto bassa è quindi altamente desiderabile. Utilizzando una quantità molto piccola di 4Bx, il team di ricerca è riuscito a fabbricare array altamente integrati di transistor polimerici a film sottile (PTFT) e circuiti logici tramite l'elaborazione di tutte le soluzioni. I risultati mostrano che i PTFT basati su film polimerici fotoreticolati mostrano prestazioni equivalenti e una migliore stabilità rispetto a quelli preparati utilizzando film polimerici senza reticolante. "Globale, questo lavoro dimostra un percorso efficace verso dispositivi elettronici organici elaborati con tutte le soluzioni basate su un singolo protocollo di fabbricazione, "dice il professor Kim.
I risultati di questa ricerca sono stati pubblicati nella versione online di Comunicazioni sulla natura .
