Certains des chercheurs à l'origine de cette percée :Peter Andersson Ersman, AUGMENTER, Simone Fabiano, LiU, Jan Strandberg et Roman Lassnig, AUGMENTER. Crédit :Thor Balkhed
Chercheurs de l'Université de Linköping et de RISE, Campus Norrköping, ont montré pour la première fois qu'il est possible d'imprimer des circuits intégrés complets avec plus de 100 transistors électrochimiques organiques. Le résultat a été publié dans Communication Nature .
"C'est une étape décisive pour une technologie née à l'Université de Linköping il y a un peu plus de 17 ans. Le résultat montre que nous sommes à nouveau en tête du peloton, grâce à l'étroite collaboration entre la recherche fondamentale du Laboratoire d'Electronique Organique, LOE, et la recherche appliquée à RISE, " dit Magnus Berggren, professeur d'électronique organique et directeur du LOE.
« L'avantage que nous avons ici, c'est que nous n'avons pas besoin de mélanger différents modes de fabrication :tout est fait par sérigraphie, et en relativement peu d'étapes de traitement. La clé est de s'assurer que les différentes couches se retrouvent exactement au bon endroit, " dit Peter Andersson Ersman, chercheur en électronique imprimée à l'institut de recherche RISE.
L'impression de circuits électroniques avec une largeur de trait d'environ 100 micromètres impose également des exigences élevées à la technologie d'impression, et la recherche en électronique imprimée a été aidée ici par l'industrie graphique. Ils ont développé des cadres de sérigraphie avec des mailles qui peuvent imprimer des lignes extrêmement fines. Et de nombreuses heures de recherche ont été nécessaires pour développer une encre d'imprimerie avec les bonnes propriétés.
Crédit :Thor Balkhed
De nombreux financements différents
« La recherche a reçu des financements de nombreuses sources différentes au cours des 17 dernières années, " dit Magnus Berggren.
Il s'agit notamment de la Fondation suédoise pour la recherche stratégique, Vinnova, et la Fondation Knut et Alice Wallenberg, alors que ces dernières années l'UE s'est impliquée, via le projet Eureka Eurostars Prolog.
« La première percée des circuits imprimés par sérigraphie est venue du projet Prolog. Nous avons publié ces résultats en 2017, ", dit Peter Andersson Ersman.
Au moins trois autres défis ont été relevés depuis :réduire la taille du circuit, augmenter la qualité de telle sorte que la probabilité que tous les transistors du circuit fonctionnent soit aussi proche que possible de 100 %, et résoudre l'intégration avec les circuits à base de silicium nécessaires pour traiter les signaux et communiquer avec l'environnement.
Ces circuits intégrés à grande échelle, LSI, peut être utilisé, par exemple, pour alimenter un affichage électrochrome, lui-même fabriqué sous forme d'électronique imprimée. Crédit :Thor Balkhed
« L'une des avancées majeures est que nous avons pu utiliser des circuits imprimés pour créer une interface avec des composants électroniques traditionnels à base de silicium. Nous avons développé plusieurs types de circuits imprimés à base de transistors électrochimiques organiques. L'un d'eux est un registre à décalage. , qui peut former une interface et gérer le contact entre le circuit à base de silicium et d'autres composants électroniques tels que des capteurs et des affichages. Cela signifie que nous pouvons maintenant utiliser une puce de silicium avec moins de contacts, qui a besoin d'une surface plus petite et est ainsi moins cher, " dit Magnus Berggren.
1000 transistors organiques sur un A4
Le développement de l'encre pour imprimer les lignes fines et les améliorations des cadres de sérigraphie ont contribué non seulement au processus de miniaturisation, mais aussi pour atteindre une meilleure qualité.
"Nous pouvons désormais placer plus de 1000 transistors électrochimiques organiques sur un substrat plastique de format A4, et peut les connecter de différentes manières pour créer différents types de circuits intégrés imprimés, " dit Simone Fabiano, responsable de recherche en nanoélectronique organique au Laboratoire d'électronique organique.
Ces circuits intégrés à grande échelle (en abrégé "LSI") peuvent être utilisés, par exemple, pour alimenter un affichage électrochrome, lui-même fabriqué sous forme d'électronique imprimée, ou une autre partie du monde électronique en ligne qu'apporte l'Internet des objets.
Le matériau utilisé par les chercheurs est le polymère PEDOT:PSS, qui est le matériau le plus étudié au monde dans le domaine de l'électronique organique.
"Ce matériau était disponible dans le commerce il y a 17 ans, et c'est par pure chance que nous avons choisi de travailler avec ce matériau particulier. Nous utilisons maintenant le même matériau dans le circuit intégré que dans l'affichage, ce qui permet d'imprimer plus efficacement. Nous avons développé un processus complet pour l'impression de circuits ici à l'arène de l'électronique imprimée à Norrköping, " dit Magnus Berggren.