Нанокристаллические "чернила" - основа процесса быстрого и простого производства гибкой электроники

Ученые и инженеры из Пнсильванского университета разработали метод производства тонкопленочных транзисторов и других полупроводниковых компонентов для гибкой электроники, который можно назвать одним из самых простых на сегодняшний день. При помощи этого процесса, основу которого составляют нанокристаллические "чернила", можно изготавливать не только отдельные компоненты, но и сложные схемы, которые станут основой гибких носимых электронных устройств, встраиваемых в бытовую технику или в одежду. Простота процесса заключается в отсутствии необходимости использования технологий вакуумного напыления и в нем не используются этапы высокотемпературной обработки. Благодаря этому электронные компоненты могут быть изготовлены на поверхности практически любого материала, а сложность и площадь создаваемых схем не ограничивается никакими факторами.

Первые опытные образцы транзисторов из нанокристаллических чернил были изготовлены методом, близким к методу полиграфической офсетной печати, но в будущем для этого могут быть использованы специализированные принтеры, подобные обычным струйным или трехмерным принтерам. Используемые чернила представляют собой коллоидные растворы различных типов нанокристаллов в специальном жидком растворителе.

В настоящее время у исследователей имеется четыре типа чернил, токопроводящий (с серебряными нанокристаллами), изолирующий (с кристаллами оксида алюминия), полупроводниковый n-типа (селенид кадмия) и полупроводниковый p-типа (смесь серебра и индия). "Эти материалы - это как основные цвета чернил в струйном принтере. Смешивая их можно получить слои материала с любыми заданными свойствами, такими, как проводящими, изоляционными, полупроводниковыми и их комбинацией" - пишут исследователи.

Создавая транзисторы, исследователи слой за слоем наносили чистые чернила или их смесь на поверхность пластикового основания в определенных местах, формируя электроды, полупроводниковый канал и другие элементы этого прибора. И завершила процесс процедура низкотемпературной сушки, во время которой материал-допанд (индий) распространился внутрь полупроводниковых элементов, превратив их в полупроводник обратного типа.

Поскольку все процессы проводятся при низкой температуре исследователям удалось изготовить последовательно на одном и том же основании несколько транзисторов, которые оставались в работоспособном состоянии. "Все это - лишь наши первые шаги" - пишут исследователи, - "Мы показали, что при помощи простейшей технологии нанокристаллы могут быть использованы для производства транзисторов, и других более сложных и более простых полупроводниковых приборов. В будущем мы собираемся расширить количество типов нанокристаллических чернил, благодаря чему мы сможем изготавливать таким путем сложные электронные схемы для носимых, портативных электронных устройств и устройств из области Интернета Вещей".