Grafenblæk skabt til inkjet-print af elektroniske komponenter

(PhysOrg.com) -- En gruppe britiske videnskabsmænd har skabt et grafenblæk, der kan bruges til at inkjetprinte elektroniske enheder såsom tyndfilmstransistorer.

Professor i nanoteknologi, Andrea Ferrari, og kolleger fra Engineering Department ved University of Cambridge har udviklet en metode til at skabe en grafenblæk, der kan bruges med en modificeret inkjetprinter. Grafen består af et sekskantet gitter af kulstof kun et atom tykt, og har store fordele i forhold til polymerblæk på grund af dets større elektronmobilitet og elektriske ledningsevne. Elektroniske komponenter såsom tyndfilmstransistorer (TFT'er) kan allerede fremstilles ved hjælp af inkjet-print med ferroelektrisk polymerblæk, men ydelsen af ​​sådanne komponenter er dårlig, og de er for langsomme til mange applikationer.

Begyndende med flager af ren grafit, holdet eksfolierede lag af grafen ved hjælp af flydende fase eksfoliering (LPE), som består af sonikering af grafitten i nærværelse af et opløsningsmiddel, N-methylpyrrolidon (NMP). Grafenlagene blev ultracentrifugeret og derefter filtreret for at fjerne eventuelle partikler, der var store nok (> 1μm i diameter) for at blokere inkjet-printerhovederne. Grafenflagerne blev derefter brugt som grundlag for en grafen-polymer blæk, som blev trykt, ved hjælp af en modificeret inkjetprinter, på Si/SiO ₂ substrater og det transparente substrat borosilikatglas. Det sidste trin i processen var udglødning ved høj temperatur for at fjerne opløsningsmidlet.

De demonstrerede det nye gennemsigtige grafenblæk ved at bruge det til at inkjetprinte tyndfilmstransistorer, som de lavede ved at trykke grafenblækket på Si/SiO ₂ oblater. De brugte krom-guld puder til at definere kilde- og afløbskontakter, og de trykte derefter et lag af en organisk polymer, PQT-12, På toppen.

Holdet opnåede lovende resultater, der i det mindste kunne sammenlignes med nuværende blæk. De opnåede mobiliteter på op til omkring 95 cm ² V ⁻¹ s ⁻¹ , omkring 80 % transmittans og 30 kohm arkmodstand. Ikke-grafen polymerblæk opnår typisk mobiliteter på mindre end 0,5 cm ² V ⁻¹ s ⁻¹ , mens tilføjelse af kulstof nanorør kan øge dette til omkring 50 cm ² V ⁻¹ s ⁻¹ .

Resultaterne bør forbedres, efterhånden som metoden forfines og forbedres. Deres succesfulde første demonstration baner vejen for udviklingen af ​​fleksibel og billig elektronik, der kan printes på en lang række forskellige substrater. Enheder udskrevet med grafenblæk kan omfatte bærbare computere, elektrisk papir, sensorer, elektroniske tags, og fleksible touchskærme.

Papiret er tilgængeligt online fra arXiv.org.

© 2011 PhysOrg.com