Transistors organiques à couche mince (OTFT) entièrement imprimés sur un substrat en papier. (a) Schéma de la structure du dispositif pour un OTFT entièrement imprimé sur papier. (b) Des matrices d'OTFT entièrement imprimées fabriquées sur un substrat en papier à jet d'encre imprimé avec le logo NIMS avant d'ajouter l'appareil. (c) Une image au microscope optique de matrices OTFT entièrement imprimées. (d) Une image au microscope optique agrandie de l'appareil individuel. Réseaux de transistors organiques à couche mince entièrement imprimés fabriqués sur des substrats en papier sur lesquels le logo NIMS a été imprimé par jet d'encre avant le traitement.
Une encre à nanoparticules pouvant être utilisée pour l'impression de composants électroniques sans recuit à haute température présente une approche rentable possible pour la fabrication de composants électroniques flexibles.
L'impression de dispositifs semi-conducteurs est considérée comme fournissant une électronique flexible à hautes performances à faible coût qui surpasse les transistors à couche mince de silicium amorphe limitant actuellement les développements dans la technologie d'affichage. Cependant, les encres à nanoparticules développées jusqu'à présent ont nécessité un recuit, ce qui les limite à des substrats pouvant supporter des températures élevées, excluant beaucoup de plastiques flexibles qui pourraient autrement être utilisés. Des chercheurs de l'Institut national des sciences des matériaux et de l'Université d'Okayama au Japon ont maintenant développé une encre à nanoparticules qui peut être utilisée avec des procédures d'impression à température ambiante.
Les développements dans les transistors à couches minces fabriqués à partir de silicium amorphe ont permis d'élargir, écrans plus minces avec une résolution plus élevée et une consommation d'énergie plus faible. Cependant, les progrès dans ce domaine sont désormais limités par la faible réponse aux champs électriques appliqués, C'est, la faible mobilité à effet de champ. Les semi-conducteurs d'oxyde tels que InGaZnO (IGZO) offrent de meilleures caractéristiques de performance mais nécessitent des procédures de fabrication compliquées.
Les encres à nanoparticules devraient permettre une fabrication simple à faible coût mais les nanoparticules habituellement utilisées sont entourées de ligands non conducteurs – des molécules qui sont introduites lors de la synthèse pour stabiliser les particules. Ces ligands doivent être éliminés par recuit pour rendre l'encre conductrice. Takeo Minari, Masayuki Kanehara et ses collègues ont trouvé un moyen de contourner cette difficulté en développant des nanoparticules entourées de molécules aromatiques planes qui permettent le transfert de charge.
Les nanoparticules d'or avaient une résistivité d'environ 9 x 10 -6 Ω cm – similaire à l'or pur. Les chercheurs ont utilisé l'encre à nanoparticules pour imprimer des transistors organiques à couche mince sur un polymère flexible et un substrat en papier à température ambiante, produisant des appareils avec des mobilités de 7,9 et 2,5 cm2 V -1 s -1 pour le polymère et le papier respectivement – des chiffres comparables aux appareils IGZO.
Comme les chercheurs concluent dans leur rapport sur les travaux, "Ce processus d'impression à température ambiante est une méthode prometteuse en tant que technologie de base pour les futurs dispositifs à semi-conducteurs."
