Figura 1. Um dispositivo TFT fabricado em filme de poli (amida-imida):A) Estrutura esquemática do IGZO TFT transparente e flexível fabricado em PAI (s-u). B) Características elétricas e C) espectros de transmitância dos IGZO TFTs. D) Desempenho do TFT em função do raio de curvatura. Crédito:Instituto Avançado de Ciência e Tecnologia da Coreia
A próxima geração de visores flexíveis e transparentes exigirá um material polimérico flexível e de alto desempenho que tenha as propriedades ópticas e térmicas do vidro. O material deve ser transparente à luz visível e ter um baixo coeficiente de expansão térmica (CTE). Infelizmente, tal material polimérico não está disponível. Uma equipe de pesquisa KAIST conseguiu fazer um novo material polimérico com um valor CTE excepcionalmente baixo, mantendo a alta transparência e excelentes propriedades térmicas e mecânicas. O método desenvolvido para polímeros amorfos com CTE controlado também pode ser aplicado para controlar a expansão térmica de materiais orgânicos.
A maioria dos objetos se expande com o aquecimento e encolhe por resfriamento, e os polímeros orgânicos têm um CTE relativamente grande em comparação com os de cerâmicas ou metais. Afinar, substratos planos leves para dispositivos semicondutores devem ter um CET semelhante de cerâmica. De outra forma, o dispositivo pode rachar devido ao estresse causado pela expansão e contração térmica. Portanto, combinar o CTE do dispositivo semicondutor e o substrato é crucial para a fabricação bem-sucedida de dispositivos de exibição. Formar uma estrutura de rede conectando cadeias de polímero é um método bem conhecido de redução do CTE de polímeros amorfos. Contudo, polímeros com uma estrutura de rede eventualmente perdem sua flexibilidade e se tornam frágeis.
Como um método alternativo, O professor Sang Youl Kim do Departamento de Química e sua equipe optaram por ajustar a distância e a interação entre as cadeias de polímero. A expansão e contração térmicas de filmes de polímero podem ser minimizadas pela introdução de forças de interação entre as cadeias de polímero e pela disposição da direção da força perpendicularmente. A equipe implementou com sucesso esta abordagem projetando apropriadamente a estrutura química de um material polimérico transparente. É chamado de filme de poli (amida-imida), que é transparente, flexível, e material polimérico de alto desempenho. É termicamente estável o suficiente para ser usado no processo de fabricação AMOLED (diodo emissor de luz orgânica de matriz ativa) (estável em> 400 ℃) com um CTE baixo (4ppm / ℃).
Figura 2. Poli (amida-imida) transparente e termoestável com baixo CTE:A) Via sintética para PAIs. B) Foto do filme autônomo do PAI (s-u) e C) relação da transmitância e CTE como uma função do conteúdo de u diamina no PAI. Crédito:Instituto Avançado de Ciência e Tecnologia da Coreia
A equipe fez dispositivos IGZO TFT (transistor de filme fino de óxido de zinco e gálio de índio) no filme de poli (amida-imida) transparente recém-sintetizado, e confirmou que o dispositivo pode realmente funcionar normalmente mesmo quando é dobrado para baixo em um raio de 1 mm.
Professor Kim disse, "Nossos resultados sugerem uma maneira de controlar a expansão térmica de polímeros amorfos semelhante a um nível de vidro sem reticulação química, que há muito tempo é considerado um problema desafiador. Ao mesmo tempo, conseguimos tornar o polímero transparente e flexível. Esperamos que possa ser aplicado para controlar a expansão térmica de vários materiais orgânicos. "
