Figura 1. Artigo de capa da edição de julho de 2018 de Materiais avançados .
Recentemente, semicondutores orgânicos processáveis por solução estão sendo destacados por sua aplicação potencial em eletrônica impressa, tornando-se uma técnica viável para fabricar filme fino flexível de grande área a baixo custo. A mobilidade de efeito de campo de semicondutores orgânicos de pequenas moléculas depende da cristalinidade, orientação do cristal, e tamanho do cristal. Uma variedade de técnicas de revestimento baseadas em solução, como impressão a jato de tinta, revestimento por imersão, e o cisalhamento de solução foi desenvolvido para controlar a cristalinidade e a orientação do cristal, mas um método para desenvolver técnicas para aumentar o tamanho do cristal de semicondutores orgânicos ainda é necessário.
Para superar esse problema, a equipe de pesquisa desenvolveu um sistema de cisalhamento de solução baseado em micropilar de polímero inorgânico para aumentar o tamanho do cristal de um semicondutor orgânico com tamanho de pilar. Usando esta técnica, o processo de cristalização de semicondutores orgânicos pode ser controlado com precisão, e, portanto, um filme fino de semicondutor orgânico de grande área com cristalinidade controlada pode ser fabricado.
Uma variedade de técnicas de revestimento baseadas em solução não pode controlar o fluxo de fluido de soluções de forma adequada, então o solvente evapora aleatoriamente no substrato, que tem dificuldade na fabricação de filme fino semicondutor orgânico com um grande tamanho de cristal.
A equipe de pesquisa integrou microestruturas de polímero inorgânico na lâmina de cisalhamento de solução para resolver esse problema. O polímero inorgânico pode ser facilmente microestruturado por meio de técnicas de moldagem convencionais, tem alta durabilidade mecânica, e resistência a solventes orgânicos. Usando a lâmina de microestrutura à base de polímero inorgânico, a equipe de pesquisa controlou o tamanho de semicondutores orgânicos de pequenas moléculas ajustando a forma e as dimensões da microestrutura. As microestruturas na lâmina induzem as regiões de curvatura acentuada na linha do menisco que se formou entre a lâmina de cisalhamento e o substrato, e, portanto, a nucleação e o crescimento do cristal podem ser regulados. Portanto, a equipe de pesquisa fabricou filme fino de semicondutor orgânico com grandes cristais, o que aumenta a mobilidade do efeito de campo.
Figura 2. Estrutura química do polímero inorgânico (AHPCS) e o processo de fabricação de uma lâmina de cisalhamento AHPCS microestruturada. Crédito:Instituto Avançado de Ciência e Tecnologia da Coreia (KAIST)
A equipe de pesquisa também demonstrou um processo de cisalhamento de solução em uma superfície curva usando uma lâmina de cisalhamento à base de polímero inorgânico flexível, que expande a aplicabilidade do cisalhamento de solução.
Professor Park disse, "Nosso novo sistema de cisalhamento de solução pode controlar o processo de cristalização precisamente durante a evaporação do solvente." Ele adicionou, "Esta técnica adiciona outro parâmetro chave que pode ser utilizado para ajustar as propriedades de filmes finos e abre uma ampla variedade de novas aplicações."
Os resultados deste trabalho, intitulado "Cisalhamento de solução baseada em micropilar de polímero inorgânico de filmes finos de semicondutores orgânicos de grande área com tamanho de cristal dependente do tamanho do pilar, "foram publicados na edição de julho de 2018 da Materiais avançados .
Figura 3. A tendência de aumento do tamanho do cristal semicondutor orgânico com o aumento da dimensão da microestrutura. Crédito:Instituto Avançado de Ciência e Tecnologia da Coreia (KAIST)
