Transistores de filme fino orgânico totalmente impressos (OTFTs) em um substrato de papel. (a) Esquema da estrutura do dispositivo para um OTFT totalmente impresso em papel. (b) Matrizes de OTFTs totalmente impressos fabricados em um jato de tinta de substrato de papel impresso com o logotipo NIMS antes de adicionar o dispositivo. (c) Uma imagem de microscópio óptico de matrizes OTFT totalmente impressas. (d) Uma imagem ampliada do microscópio óptico do dispositivo individual. Matrizes de transistores de filme fino orgânico totalmente impressos fabricados em substratos de papel que tinham o jato de tinta do logotipo NIMS impresso antes do processamento.
Uma tinta de nanopartícula que pode ser usada para impressão de eletrônicos sem recozimento de alta temperatura apresenta uma possível abordagem lucrativa para a fabricação de eletrônicos flexíveis.
Dispositivos semicondutores de impressão são considerados para fornecer eletrônicos flexíveis de alto desempenho e baixo custo que superam os transistores de filme fino de silício amorfo que atualmente limitam os desenvolvimentos na tecnologia de exibição. No entanto, as tintas de nanopartículas desenvolvidas até agora exigiram recozimento, que os limita a substratos que podem suportar altas temperaturas, descartando muitos dos plásticos flexíveis que poderiam ser usados. Pesquisadores do Instituto Nacional de Ciência de Materiais e da Universidade de Okayama no Japão desenvolveram agora uma tinta de nanopartículas que pode ser usada com procedimentos de impressão em temperatura ambiente.
Desenvolvimentos em transistores de filme fino feitos de silício amorfo proporcionaram maior, telas mais finas com resolução mais alta e menor consumo de energia. No entanto, o progresso neste campo é agora limitado pela baixa resposta aos campos elétricos aplicados, isso é, a baixa mobilidade de efeito de campo. Semicondutores de óxido como InGaZnO (IGZO) oferecem melhores características de desempenho, mas requerem procedimentos de fabricação complicados.
As tintas de nanopartículas devem permitir a manufatura simples de baixo custo, mas as nanopartículas normalmente utilizadas são circundadas por ligantes não condutores - moléculas que são introduzidas durante a síntese para estabilizar as partículas. Esses ligantes devem ser removidos por recozimento para tornar a tinta condutora. Takeo Minari, Masayuki Kanehara e seus colegas encontraram uma maneira de contornar essa dificuldade desenvolvendo nanopartículas rodeadas por moléculas aromáticas planas que permitem a transferência de carga.
As nanopartículas de ouro tinham uma resistividade de cerca de 9 x 10 -6 Ω cm - semelhante ao ouro puro. Os pesquisadores usaram a tinta de nanopartículas para imprimir transistores de filme fino orgânico em um polímero flexível e um substrato de papel em temperatura ambiente, dispositivos de produção com mobilidades de 7,9 e 2,5 cm2 V -1 s -1 para polímero e papel, respectivamente - números comparáveis aos dispositivos IGZO.
Como os pesquisadores concluem em seu relatório do trabalho, "Este processo de impressão à temperatura ambiente é um método promissor como tecnologia central para futuros dispositivos semicondutores."
