Algunos de los investigadores detrás del gran avance:Peter Andersson Ersman, SUBIR, Simone Fabiano, LiU, Jan Strandberg y Roman Lassnig, SUBIR. Crédito:Thor Balkhed
Investigadores de la Universidad de Linköping y RISE, Campus Norrköping, han demostrado por primera vez que es posible imprimir circuitos integrados completos con más de 100 transistores electroquímicos orgánicos. El resultado ha sido publicado en Comunicaciones de la naturaleza .
"Este es un paso decisivo para una tecnología que nació en la Universidad de Linköping hace poco más de 17 años. El resultado muestra que estamos nuevamente liderando el campo, gracias a la estrecha colaboración entre la investigación básica del Laboratorio de Electrónica Orgánica, LOE, e investigación aplicada en RISE, "dice Magnus Berggren, profesor de electrónica orgánica y director de LOE.
"La ventaja que tenemos aquí es que no necesitamos mezclar diferentes métodos de fabricación:todo se hace mediante serigrafía, y en relativamente pocos pasos de procesamiento. La clave es asegurarse de que las diferentes capas terminen exactamente en el lugar correcto, "dice Peter Andersson Ersman, investigador en electrónica impresa en el instituto de investigación RISE.
La impresión de circuitos electrónicos con un ancho de línea de aproximadamente 100 micrómetros también impone grandes exigencias a la tecnología de impresión. y la investigación de la electrónica impresa ha contado aquí con la ayuda de la industria gráfica. Han desarrollado marcos de serigrafía con mallas que pueden imprimir líneas extremadamente finas. Y se necesitaron muchas horas de investigación para desarrollar tintas de impresión con las propiedades adecuadas.
Crédito:Thor Balkhed
Muchas financiaciones diferentes
"La investigación ha recibido financiación de muchas fuentes diferentes durante los últimos 17 años, "Dice Magnus Berggren.
Estos incluyen la Fundación Sueca para la Investigación Estratégica, Vinnova, y la Fundación Knut y Alice Wallenberg, mientras que en los últimos años la UE se ha involucrado, a través del proyecto Eureka Eurostars Prolog.
"El primer avance para los circuitos impresos que utilizan serigrafía se produjo en el proyecto Prolog. Publicamos estos resultados en 2017, ", Dice Peter Andersson Ersman.
Desde entonces, se han abordado al menos tres desafíos más:reducir el tamaño del circuito, aumentar la calidad de manera que la probabilidad de que todos los transistores del circuito funcionen sea lo más cercana posible al 100 por ciento, y resolver la integración con los circuitos basados en silicio necesarios para procesar señales y comunicarse con el entorno.
Estos circuitos integrados a gran escala, LSI, puede ser usado, por ejemplo, para alimentar una pantalla electrocrómica, en sí mismo fabricado como electrónica impresa. Crédito:Thor Balkhed
"Uno de los principales avances es que hemos podido utilizar circuitos impresos para crear una interfaz con componentes electrónicos tradicionales basados en silicio. Hemos desarrollado varios tipos de circuitos impresos basados en transistores electroquímicos orgánicos. Uno de ellos es un registro de desplazamiento , que puede formar una interfaz y ocuparse del contacto entre el circuito basado en silicio y otros componentes electrónicos como sensores y pantallas. Esto significa que ahora podemos usar un chip de silicio con menos contactos, que necesita un área más pequeña y de esta manera es más barata, "dice Magnus Berggren.
1000 transistores orgánicos en un A4
El desarrollo de la tinta para imprimir las líneas finas y las mejoras de los marcos de serigrafía han contribuido no solo al proceso de miniaturización, sino también para lograr una mayor calidad.
"Ahora podemos colocar más de 1000 transistores electroquímicos orgánicos en un sustrato de plástico de tamaño A4, y puede conectarlos de diferentes maneras para crear diferentes tipos de circuitos integrados impresos, "dice Simone Fabiano, jefe de investigación en nanoelectrónica orgánica en el Laboratorio de Electrónica Orgánica.
Estos circuitos integrados a gran escala (abreviado "LSI") se pueden utilizar, por ejemplo, para alimentar una pantalla electrocrómica, fabricada a sí misma como electrónica impresa, u otra parte del mundo electrónico en línea que trae Internet de las cosas.
El material utilizado por los investigadores es el polímero PEDOT:PSS, que es el material más estudiado del mundo en el campo de la electrónica orgánica.
"Este material estaba disponible comercialmente hace 17 años, y fue pura suerte que decidiéramos trabajar con este material en particular. Ahora usamos el mismo material en el circuito integrado que en la pantalla, lo que hace posible imprimir de manera más eficiente. Hemos desarrollado un proceso completo para la impresión de circuitos aquí en Printed Electronics Arena en Norrköping, "dice Magnus Berggren.
