С технологиями изготовления органических чипов часто связывают будущее электроники. В частности, струйная печать органических электронных схем и устройств позволит отказаться от «грязных» производств, на которых основана современная полупроводниковая промышленность. В теории технология печати позволяет существенно снизить стоимость чипов, уменьшить промышленные выбросы, упростить техпроцессы, однако на практике выходит, что разрешения самых передовых принтеров оказывается недостаточно для изготовления конкурентной продукции. К примеру, в то время как кремниевая промышленность довольно успешно переходит на 32-нм техпроцесс, минимальные размеры напечатанных точек составляют десятки микрон. Во многом этот неприятный факт обусловлен поверхностным натяжением чернил – очень трудно сделать объем капли меньше одного пиколитра.
Исследователи из Японии и Германии продемонстрировали, что получение капель чернил объемом менее фемтолитра и производство микронных устройств по технологии печати может стать реальностью.
Они изготовили органические тонкопленочные транзисторы, задействовав печать субфемтолитровыми каплями чернил с наночастицами серебра (2-3 нм) на поверхности органического полупроводника. Процесс печати не потребовал какой-либо специальной обработки поверхности или использования фотолитографии. Температура не превышала 130 °С, поэтому органический полупроводник не повреждался. Минимальная длина канала транзистора составила 1 мкм, что соизмеримо с современными TFT-технологиям, применяющимися в ЖК-панелях.
Сопло принтера представляет собой стеклянный капилляр диаметром менее 1 мкм. Его внутренняя поверхность гидрофильна, а внешняя гидрофобна. В капилляре размещен тонкий провод для зарядки капель. Под действием электрических импульсов напряжением до 200 В происходит выброс капель объемом менее фемтолитра.
Диаметр получаемых точек составляет 2-7 мкм, а высота – 30 нм (рис. 1). Дорожки шириной 2 мкм можно печатать очень качественно и практически любой длины. При ширине 1 мкм дорожка разбивается на отдельные точки, однако между ними все же сохраняются хорошие электрические контакты. Для уменьшения сопротивления печать проводят в несколько проходов, и в итоге высота дорожек достигает 600 нм.
Собственно, в изготовленных транзисторах были напечатаны именно такие дорожки, выполняющие роли контактов стока и истока (рис. 2). В результате получились органические транзисторы, имеющие малую длину канала (1 мкм), низкое контактное сопротивление, отношение токов во включенном и выключенном состоянии ~106 и выход тока на насыщения при малых напряжения. Паразитная емкость снижена до нескольких пикофарад за счет малой ширины напечатанных полос стока и истока.
Таким образом, дешевые электронные естройства могут быть напечатаны при низких температурах и на различных (в т.ч. и гибких) носителях. В качестве единственного недостатка методики авторы отмечают значительное время процесса, что может затруднить печать на больших площадях.
С подробностями работы можно ознакомиться в статье «Organic transistors manufactured using inkjet technology with subfemtoliter accuracy», размещенной в открытом доступе на сайте PNAS.
Исследователи из Японии и Германии продемонстрировали, что получение капель чернил объемом менее фемтолитра и производство микронных устройств по технологии печати может стать реальностью.
Они изготовили органические тонкопленочные транзисторы, задействовав печать субфемтолитровыми каплями чернил с наночастицами серебра (2-3 нм) на поверхности органического полупроводника. Процесс печати не потребовал какой-либо специальной обработки поверхности или использования фотолитографии. Температура не превышала 130 °С, поэтому органический полупроводник не повреждался. Минимальная длина канала транзистора составила 1 мкм, что соизмеримо с современными TFT-технологиям, применяющимися в ЖК-панелях.
Сопло принтера представляет собой стеклянный капилляр диаметром менее 1 мкм. Его внутренняя поверхность гидрофильна, а внешняя гидрофобна. В капилляре размещен тонкий провод для зарядки капель. Под действием электрических импульсов напряжением до 200 В происходит выброс капель объемом менее фемтолитра.
Диаметр получаемых точек составляет 2-7 мкм, а высота – 30 нм (рис. 1). Дорожки шириной 2 мкм можно печатать очень качественно и практически любой длины. При ширине 1 мкм дорожка разбивается на отдельные точки, однако между ними все же сохраняются хорошие электрические контакты. Для уменьшения сопротивления печать проводят в несколько проходов, и в итоге высота дорожек достигает 600 нм.
Собственно, в изготовленных транзисторах были напечатаны именно такие дорожки, выполняющие роли контактов стока и истока (рис. 2). В результате получились органические транзисторы, имеющие малую длину канала (1 мкм), низкое контактное сопротивление, отношение токов во включенном и выключенном состоянии ~106 и выход тока на насыщения при малых напряжения. Паразитная емкость снижена до нескольких пикофарад за счет малой ширины напечатанных полос стока и истока.
Таким образом, дешевые электронные естройства могут быть напечатаны при низких температурах и на различных (в т.ч. и гибких) носителях. В качестве единственного недостатка методики авторы отмечают значительное время процесса, что может затруднить печать на больших площадях.
С подробностями работы можно ознакомиться в статье «Organic transistors manufactured using inkjet technology with subfemtoliter accuracy», размещенной в открытом доступе на сайте PNAS.
