Universal tredimensionel tværbinder til helfotomønstret elektronik

Et forskerhold, tilknyttet Sydkoreas Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST) har haft held med at fremstille højt integrerede arrays af PTFT'er og logiske porte via all-solution processing.

En teknologi til at sænke produktionsomkostningerne for elektronisk udstyr, såsom store OLED'er, der laver store tv, er blevet udviklet. I stedet for dyrt vakuumudstyr, denne teknik bruger en række løsningsprocesser til produktion af elektroniske enheder.

Et forskerhold, i fællesskab ledet af professor BongSoo Kim fra School of Natural Science, Professor Jeong Ho Cho fra Yonsei University, Professor Moon Sung Kang fra Sogang University er lykkedes med at fremstille højt integrerede arrays af polymer-tyndfilm-transistorer og logiske porte udelukkende ved hjælp af all-solution processing-teknik. Nøglen til denne teknik er, at den bruger et yderst effektivt tværbindingsmiddel, der ikke giver nedbrydning af værtsmaterialernes elektriske egenskaber.

Opløsningsbehandlingsteknik refererer til en fremstillingsmetode, hvorved materialerne opløses i en række forskellige opløsningsmidler, og så kan de coates med spincoating til eksperimenter i laboratoriestørrelse eller inkjet-print. En sådan teknik er billigere end vakuumudstyr, alligevel er ulempen, at der er mulighed for materiel skade. Generelt, fremstillingsprocessen af ​​elektroniske enheder kræver stabling af forskellige elektroniske komponentlag. Og det kan øge risikoen for materiel skade, især når lagene stables oven på hinanden ved serier af opløsningsbehandlingstrin. Udover, den varme, der produceres ved at fjerne opløsningsmidler, kan inducere denaturering af værtsmaterialerne, hvilket er en stor hindring for at realisere alle-løsnings-behandlede elektroniske enheder.

Forskerholdet løste sådanne problemer, ved anvendelse af en tredimensionel tværbinder i tetraedrisk geometri indeholdende fire fototværbindelige aziddele, omtalt som 4Bx. Dette tværbindingsmiddel forbinder de forskellige typer elektroniske materialer (dvs. polymer halvledere, polymer isolatorer, og metal nanopartikler), og dermed holde dem fast sammen, som en bro. Fordi de tværbundne elektroniske komponentlag er stærkt modstandsdygtige over for kemiske opløsningsmidler, mikromønster af lagene ved høj opløsning samt stabling af lagene oven på hinanden ved serier af opløsningsbehandlingstrin er muligt.

"Tværbindingsmidler er elektrisk ikke-ledende, og derfor fører tilsætning af en stor mængde af et tværbindingsmiddel til en morfologisk ændring i filmen og forringelse af materialets elektriske og optoelektroniske egenskaber, " siger professor Kim. "Men, den nye tværbinder kan anvendes til mønsterdannelsesprocessen af ​​forskellige opløsnings-forarbejdelige materialer med brug af en meget lav mængde er derfor yderst ønskelig. Ved at bruge en meget lille mængde 4Bx, forskerholdet har haft held med at fremstille højt integrerede arrays af polymer tyndfilm transistorer (PTFT'er) og logiske kredsløb via all-solution processing. Resultaterne viser, at PTFT'er baseret på fototværbundne polymerfilm viser tilsvarende ydeevne og bedre stabilitet sammenlignet med dem, der er fremstillet ved anvendelse af polymerfilm uden tværbinderen. "Samlet set, dette arbejde demonstrerer en effektiv vej til alle-løsnings-behandlede organiske elektroniske enheder baseret på en enkelt fremstillingsprotokol, siger professor Kim.

Resultaterne af denne forskning er blevet offentliggjort i onlineversionen af Naturkommunikation .