(PhysOrg.com) -- Un groupe de scientifiques britanniques a créé une encre au graphène qui peut être utilisée pour imprimer par jet d'encre des dispositifs électroniques tels que des transistors à couche mince.

Professeur de nanotechnologie, Andréa Ferrari, et des collègues du département d'ingénierie de l'Université de Cambridge ont développé une méthode de création d'une encre au graphène qui peut être utilisée avec une imprimante à jet d'encre modifiée. Le graphène est constitué d'un réseau hexagonal de carbone d'un seul atome d'épaisseur, et présente de grands avantages par rapport aux encres polymères en raison de sa plus grande mobilité électronique et conductivité électrique. Les composants électroniques tels que les transistors à couche mince (TFT) peuvent déjà être créés en utilisant l'impression à jet d'encre avec des encres polymères ferro-électriques, mais les performances de ces composants sont médiocres et ils sont trop lents pour de nombreuses applications.

Commençant par des paillettes de graphite pur, l'équipe a exfolié des couches de graphène par exfoliation en phase liquide (LPE), qui consiste en une sonication du graphite en présence d'un solvant, N-Méthylpyrrolidone (NMP). Les couches de graphène ont été ultracentrifugées puis filtrées pour éliminer les particules suffisamment grosses (> 1μm de diamètre) pour bloquer les têtes d'impression à jet d'encre. Les paillettes de graphène ont ensuite servi de base à une encre graphène-polymère, qui a été imprimé, à l'aide d'une imprimante à jet d'encre modifiée, sur Si/SiO 2 substrats et le substrat transparent en verre borosilicaté. L'étape finale du processus était le recuit à haute température pour éliminer le solvant.

Ils ont fait la démonstration de la nouvelle encre transparente au graphène en l'utilisant pour imprimer par jet d'encre des transistors à couche mince, qu'ils ont fait en imprimant l'encre de graphène sur Si/SiO 2 gaufrettes. Ils ont utilisé des pastilles de chrome-or pour définir les contacts de source et de drain, et ils ont ensuite imprimé une couche d'un polymère organique, PQT-12, en haut.

L'équipe a obtenu des résultats prometteurs au moins comparables aux encres actuelles. Ils ont atteint des mobilités allant jusqu'à environ 95 cm ² V ^-1 s ^-1 , transmission d'environ 80% et résistance de feuille de 30kohm. Les encres polymères sans graphène atteignent généralement des mobilités inférieures à 0,5 cm ² V ^-1 s ^-1 , tandis que l'ajout de nanotubes de carbone peut augmenter cela à environ 50 cm ² V ^-1 s ^-1 .

Les résultats devraient s'améliorer à mesure que la méthode est affinée et améliorée. Leur première démonstration réussie ouvre la voie au développement d'une électronique flexible et bon marché pouvant être imprimée sur une grande variété de substrats. Les appareils imprimés à l'aide d'encres au graphène pourraient inclure des ordinateurs portables, papier électrique, capteurs, étiquettes électroniques, et des écrans tactiles flexibles.

Le document est disponible en ligne sur arXiv.org.

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