Ześlizgujący się tusz może przyspieszyć elektronikę drukowaną

Ześlizgujący się tusz może przyspieszyć elektronikę drukowaną

Krople tuszu ześlizgujące się z mikroskopijnej krawędzi na podobieństwo wody spływającej z dachu, mogą wpłynąć na zwiększenie prędkości drukowanych tranzystorów dla elektroniki elastycznej.

Obwody drukowane zamiast wycinanych w krzemie nie tylko są tańsze, ale otwierają zupełnie nowy obszar zastosowań związany z elastycznymi gadżetami elektronicznymi. Jednakże pomimo wielu zalet elektroniki po prostu drukowanej, wciąż konieczne jest stosowanie metod tradycyjnych, pozwalających oczyścić drukowane obwody.

Bez tej ostatecznej obróbki tranzystory wykazują bardzo słabe parametry, przekonuje Huai-Yuan Tseng z University of California, który wspólnie z Vivekiem Subramanianem opracował nową, precyzyjniejszą metodę drukowania tranzystorów, bez konieczności poddawania ich dalszej obróbce. Według Stenga, ich metoda jest pierwszą, która pozwala całkowicie wyeliminować wytrawianie.

Problem polega na tym, że tusz nie może być na tyle dostatecznie precyzyjnie natryśnięty, by zapobiec zbyt bliskiemu umiejscowieniu trzech elektrod tranzystora. Źródło i dren są ułożone w linii i nadrukowywane na jednej powłoce, a bramka nadrukowywana jest na innej powłoce, oddzielonej nanoizolatorem. W tranzystorach drukowanych źródło i dren mogą zachodzić w pionie na bramkę o 10 mikrometrów, albo i więcej, umożliwiając polu z bramki interferowanie z polami pozostałych elektrod, obniżając tym samym wydajność tranzystora. „Największy wpływ ma to na obniżenie prędkości tranzystora.” – stwierdził Steng. „Im bardziej na siebie zachodzą: bramka, źródło i dren, tym większa jest pojemność pasożytnicza, i tym wolniejszy jest tranzystor.” – dodał.

Nowa metoda polega na drukowaniu elektrody bramki srebrnym tuszem nanocząsteczkowym, a następnie pokryciu go grubą na 110 nanometrów powłoką izolującego plastiku. Tusz elektrody tworzy pod warstwą izolatora garb, zupełnie jak człowiek okryty kocem. Naukowcy pokazali, że są w stanie umiejscowić źródło i dren precyzyjniej poprzez natryśnięcie jednej dużej kropli tuszu na wzgórku, a następnie pozwalając jej spłynąć na każdą stronę krawędzi bramki. Aby było to możliwe, grzbiet musi być pokryty nieprzylepną mieszaniną, tak by woda dodana do srebrnych nanocząsteczek tuszu po to, by zwiększyć napięcie powierzchniowe tak, by utrzymał się kształt jak najbardziej kulisty.

Nowa technika zmniejsza nachodzenie na siebie w gotowym tranzystorze do zaledwie 0,78 mikrometra, co stanowi dziesięciokrotny postęp w stosunku do istniejących technik drukowania i jest wynikiem zbliżonym do efektu osiągniętego przy użyciu fotolitografii jako procesu oczyszczania po drukowaniu.

Henning Sirringhaus, fizyk z University of Cambridge był pierwszym, który wskazał na koncepcję ześlizgującego się elektronicznego tuszu. Wykorzystał ja zresztą w firmie Plastic Logic, gdzie jest głównym naukowcem. Jednakże jego firma wciąż wykorzystuje kombinację drukowania i litografii.

Metoda Tsenga i Subramaniana „jest interesującym sposobem na obniżenie pojemności pasożytniczej drukowanych organicznych tranzystorów polowych.” – stwierdził Sirringhaus. Jednakże wskazuje on, że rozwiązanie tej kwestii powoduje powstanie wąskiego gardła w innym miejscu. Całkowita odległość pomiędzy źródłem i drenem, determinowana przez wielkość elektrody bramki, pozostaje czynnikiem ograniczającym.

„Trudno jest zmniejszyć ją poniżej 20 do 50 mikronów” – stwierdził; opierając się wyłącznie na drukowaniu.

(lk)