Elektroniske kredsløb printet med én mikron opløsning

Et forskerhold bestående af en gruppe fra National Institute for Materials Science (NIMS) International Center for Materials Nanoarchitectonics (MANA) og Colloidal Ink udviklede en printteknik til at danne elektroniske kredsløb og tyndfilmstransistorer (TFT'er) med både linjebredde og linjeafstand være 1 μm. Denne undersøgelse blev støttet af et tilskud til avanceret industriel teknologiudvikling fra NEDO.

Et forskerhold bestående af MANA Independent Scientist Takeo Minari, MANA NIMS, og Colloidal Ink udviklede en printteknik til dannelse af elektroniske kredsløb og tyndfilmstransistorer (TFT'er) med linjebredde og linjeafstand på 1 μm. Denne undersøgelse blev støttet af en bevilling til avanceret industriel teknologiudvikling, leveret af New Energy and Industrial Technology Development Organisation (NEDO). Ved at bruge denne teknik, forskerholdet dannede fuldtrykte organiske TFT'er med en kanallængde på 1 μm på fleksible substrater, og bekræftede, at TFT'erne fungerer på et praktisk niveau.

Trykt elektronik - trykteknikker til at fremstille elektroniske enheder ved hjælp af funktionelle materialer opløst i blæk - har trukket stor opmærksomhed i de seneste år som en lovende ny metode til at skabe halvlederenheder med stort område til lave omkostninger. Fordi disse teknikker muliggør dannelsen af ​​elektroniske enheder selv på fleksible underlag, de forventes at være anvendelige på nye områder såsom bærbare enheder. Sammenlignet med, konventionelle udskrivningsteknologier tillader dannelsen af ​​kredsløb og enheder med linjebredder, der kun er så smalle som flere dusin mikrometer. Derfor, de er ikke anvendelige til at skabe små enheder, der er egnede til praktisk brug. Dermed, der var høje forventninger til at udvikle nye trykteknikker, der er i stand til konsekvent at fremstille kredsløb med linjebredder på flere mikrometer eller mindre.

I dette studie, forskerholdet udviklede en printteknik, der er i stand til at danne metalkredsløb med en linjebredde på 1 μm på fleksible substrater. Ved at bruge denne teknik, de fremstillede små organiske TFT'er. Princippet for denne trykteknik er som følger:For det første, danne hydrofile og hydrofobe mikromønstre på substratet ved at bestråle det med parallelt vakuum ultraviolet (PVUV) ved en bølgelængde på 200 nm eller mindre. Derefter, belæg kun de hydrofile mønstre med nanopartikelblæk af metal. Brugen af ​​en PVUV-lyskilde (Ushio Inc.) gjorde det muligt for os at fokusere udsendt lys på meget mindre mål end konventionelle lyskilder. I øvrigt, brugen af ​​DryCure-Au – metal nanopartikelblæk, der kan danne en ledende film ved stuetemperatur udviklet af Colloidal Ink – satte os i stand til at danne enheder og kredsløb ved stuetemperatur under hele processen. Som resultat, vi er i stand til fuldt ud at forhindre forvrængning af fleksible underlag ved varme, og danner og laminerer kredsløb med en nøjagtighed på flere mikrometer. Ud over, vi tunede nøjagtigt gate-overlapningslængderne af de trykte organiske TFT'er fremstillet ved denne teknik, hvilket tidligere var umuligt på grund af nøjagtighedsproblemer. Som resultat, et praktisk mobilitetsniveau på 0,3 cm2 V-1 s-1 blev opnået for de organiske TFT'er med kanallængden på 1 μm.

I fremtidige undersøgelser, vi vil sigte mod at anvende teknikken på forskellige områder, såsom store fleksible displays og sensorer. Da den proces, vi udviklede, er anvendelig til bio-relaterede materialer, teknikken kan også være nyttig inden for medicinske og bioelektroniske områder.