Figura 1. Artículo de portada de la edición de julio de 2018 de Materiales avanzados .
Recientemente, Los semiconductores orgánicos procesables en solución se destacan por su posible aplicación en la electrónica impresa, convirtiéndose en una técnica factible para fabricar una película delgada flexible de gran superficie a bajo costo. La movilidad del efecto de campo de los semiconductores orgánicos de moléculas pequeñas depende de la cristalinidad, orientación de cristal, y tamaño de cristal. Una variedad de técnicas de recubrimiento basadas en solución, como la impresión por chorro de tinta, recubrimiento por inmersión, y el cizallamiento de la solución se han desarrollado para controlar la cristalinidad y la orientación del cristal, pero todavía se necesita un método para desarrollar técnicas que aumenten el tamaño de los cristales de los semiconductores orgánicos.
Para superar este problema, El equipo de investigación desarrolló un sistema de cizallamiento de solución basado en micropilares de polímero inorgánico para aumentar el tamaño de cristal de un semiconductor orgánico con tamaño de pilar. Usando esta técnica, el proceso de cristalización de semiconductores orgánicos se puede controlar con precisión, y por lo tanto se puede fabricar una película delgada de semiconductores orgánicos de gran área con cristalinidad controlada.
Una variedad de técnicas de recubrimiento basadas en solución no pueden controlar el flujo de fluidos de las soluciones de manera adecuada, por lo que el solvente se evapora aleatoriamente sobre el sustrato, que tiene dificultad en la fabricación de una película delgada de semiconductores orgánicos con un tamaño de cristal grande.
El equipo de investigación integró microestructuras de polímeros inorgánicos en la cuchilla de corte de la solución para resolver este problema. El polímero inorgánico se puede microestructurar fácilmente mediante técnicas de moldeo convencionales, tiene una alta durabilidad mecánica, y resistencia a disolventes orgánicos. Usando la hoja de microestructura a base de polímero inorgánico, El equipo de investigación controló el tamaño de los semiconductores orgánicos de moléculas pequeñas ajustando la forma y las dimensiones de la microestructura. Las microestructuras en la cuchilla inducen las regiones de curvatura aguda en la línea del menisco que se formó entre la cuchilla de corte y el sustrato, y por lo tanto se pueden regular la nucleación y el crecimiento de cristales. Por eso, el equipo de investigación fabricó una película delgada de semiconductores orgánicos con cristales grandes, lo que aumenta la movilidad del efecto de campo.
Figura 2. Estructura química de polímero inorgánico (AHPCS) y proceso de fabricación de una cuchilla de corte AHPCS microestructurada. Crédito:Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Corea (KAIST)
El equipo de investigación también demostró un proceso de cizallamiento en solución en una superficie curva mediante el uso de una cuchilla de cizallamiento flexible a base de polímero inorgánico. que amplía la aplicabilidad del cizallamiento de la solución.
El profesor Park dijo:"Nuestro nuevo sistema de cizallamiento de solución puede controlar el proceso de cristalización con precisión durante la evaporación del solvente". Él agregó, "Esta técnica agrega otro parámetro clave que puede utilizarse para ajustar la propiedad de las películas delgadas y abre una amplia variedad de nuevas aplicaciones".
Los resultados de este trabajo, titulado "Solución basada en micropilares de polímero inorgánico Cizallamiento de películas delgadas de semiconductores orgánicos de gran superficie con tamaño de cristal dependiente del tamaño de los pilares, "se publicaron en la edición de julio de 2018 de Materiales avanzados .
Figura 3:La tendencia creciente del tamaño de los cristales de semiconductores orgánicos con el aumento de la dimensión de la microestructura. Crédito:Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Corea (KAIST)
