Belgijskie diody i RFID

Belgijskie diody i RFID

Wielcy detaliści są zainteresowani szybkim wprowadzeniem znaczników RFID w celu zastąpienia nimi kodów paskowych. Niestety RFID bazuje na technologii półprzewodników krzemowych, które są relatywnie drogie, co czyni to rozwiązanie niepraktycznym - dlatego przejście na drukowalne materiały organiczne jest sprawą krytyczną. Wydrukowanie znacznika RFID wymaga jednak opracowania nowych organicznych półprzewodników, które będą mogły przełączać się z większą szybkością. Obecne materiały osiągają częstotliwość przełączeń rzędu 20kHz. Obiecującym wynikiem jest opracowanie belgijskich naukowców, którzy opracowali organiczna diodę pracującą z częstotliwością 50MHz - czyli w zakresie wymaganym przez RFID.

Znacznik RFID jest tak naprawdę małym transponderem, który reaguje na sygnał z czytnika wysłaniem zapisanych w nim danych. Zazwyczaj znacznik zawiera układ logiczny, pamięć, nadajnik i układ zasilający. Organiczne półprzewodniki są o wiele wolniejsze od krzemowych, ponieważ ruchliwość nośników większościowych jest niska. Nie jest to problem dla układów logicznych czy pamięciowych, gdyż ilość danych do przetworzenia jest bardzo mała - zaledwie kilkaset bajtów dla małych znaczników. Problemem jest natomiast zasilanie: znacznik nie może posiadać baterii, gdyż byłby wtedy za drogi, za duży i zbyt zawodny. Zasilanie jest więc pobierane z czytnika za pomocą anteny. Następnie uzyskany tą drogą prąd wysokiej częstotliwości musi zostać wyprostowany, aby móc zasilić układy znacznika.

„Do niedawna prototypowe układy RFID używały plenarnych organicznych tranzystorów do prostowania i pracowały na częstotliwości około 18kHz” – stwierdza Klaus Dimmler, prezes OrganicID (Colorado Springs). Urządzenia plenarne da się wydrukować ale są zbyt powolne, aby działać w zakresie częstotliwości przyznanych dla RFID.

Zespół badaczy z IMEC, instytutu badawczego ‘nonprofit’ zlokalizowanego w Leuven w Belgii, umieścili cienką ,160nm-ową warstwę organicznego półprzewodnika, pentacenu, między warstwą złota i aluminium. „Urządzenie działa szybciej dzięki redukcji odległości, jaką muszą przebyć ładunki” - stwierdził Paul Heremans, który przewodzi wydziałowi polimerów i elektroniki molekularnej w IMEC.

Nośniki ładunku w pentacenie są typu dziurowego (są to miejsca gdzie w polimerze brakuje elektronu). Dziura jest interpretowana jako ładunek dodatni i podróżuje poprzez materiał dzięki efektowi domino. Prostowanie następuje dzięki temu, że elektrony łatwiej opuszczają warstwę złota niż aluminium.

Belgijscy naukowcy donieśli w sierpniowym wydaniu „Nature Materials” o uzyskaniu prostownika o napięciu wyjściowym 8V, zasilanego z cewki antenowej odbierającej 50MHz pole magnetyczne. Prostownik powinien pracować z częstotliwościami do 800MHz

Jest jeszcze wiele do zrobienia w tej dziedzinie: chociażby z powodu pionowej struktury dioda nie może być drukowana dotychczasowymi metodami. Trzeba opracować nową strukturę albo nowe metody produkcji.