Transistores orgánicos de película fina (OTFT) totalmente impresos sobre un sustrato de papel. (a) Esquema de la estructura del dispositivo para un OTFT completamente impreso en papel. (b) Matrices de OTFT totalmente impresas fabricadas en un sustrato de papel impreso con inyección de tinta con el logotipo de NIMS antes de agregar el dispositivo. (c) Una imagen de microscopio óptico de matrices OTFT completamente impresas. (d) Una imagen de microscopio óptico ampliada del dispositivo individual. Matrices de transistores orgánicos de película fina totalmente impresos fabricados en sustratos de papel que tenían impreso el logotipo de NIMS con chorro de tinta antes del procesamiento.
Una tinta de nanopartículas que se puede utilizar para imprimir productos electrónicos sin recocido a alta temperatura presenta un posible enfoque rentable para la fabricación de productos electrónicos flexibles.
Se considera que la impresión de dispositivos semiconductores proporciona componentes electrónicos flexibles de alto rendimiento y bajo costo que superan a los transistores de película delgada de silicio amorfo que actualmente limitan los desarrollos en la tecnología de visualización. Sin embargo, las tintas de nanopartículas desarrolladas hasta ahora han requerido recocido, lo que los limita a sustratos que pueden soportar altas temperaturas, descartando muchos de los plásticos flexibles que de otro modo podrían utilizarse. Investigadores del Instituto Nacional de Ciencia de Materiales y la Universidad de Okayama en Japón ahora han desarrollado una tinta de nanopartículas que se puede usar con procedimientos de impresión a temperatura ambiente.
Los desarrollos en transistores de película delgada hechos de silicio amorfo han proporcionado pantallas más delgadas con mayor resolución y menor consumo de energía. Sin embargo, el progreso adicional en este campo ahora está limitado por la baja respuesta a los campos eléctricos aplicados, es decir, la baja movilidad de efecto de campo. Los semiconductores de óxido como InGaZnO (IGZO) ofrecen mejores características de rendimiento pero requieren procedimientos de fabricación complicados.
Las tintas de nanopartículas deberían permitir una fabricación sencilla y económica, pero las nanopartículas que se utilizan habitualmente están rodeadas de ligandos no conductores, moléculas que se introducen durante la síntesis para estabilizar las partículas. Estos ligandos deben eliminarse mediante recocido para que la tinta sea conductora. Takeo Minari, Masayuki Kanehara y sus colegas encontraron una forma de sortear esta dificultad desarrollando nanopartículas rodeadas de moléculas aromáticas planas que permiten la transferencia de carga.
Las nanopartículas de oro tenían una resistividad de alrededor de 9 x 10 -6 Ω cm - similar al oro puro. Los investigadores utilizaron la tinta de nanopartículas para imprimir transistores orgánicos de película delgada en un polímero flexible y un sustrato de papel a temperatura ambiente. Producir dispositivos con movilidades de 7,9 y 2,5 cm2 V -1 s -1 para polímero y papel respectivamente - cifras comparables a los dispositivos IGZO.
Como concluyen los investigadores en su informe del trabajo, "Este proceso de impresión a temperatura ambiente es un método prometedor como tecnología central para futuros dispositivos semiconductores".
