Formation de lignes de microcircuits à l'aide d'une technique de revêtement sélectif. (a) Schéma de la technique de revêtement sélectif. Seule une région hydrophile créée par irradiation d'ultraviolets sous vide parallèle (PVUV) est recouverte d'encre métallique. (b) Circuit électronique avec une largeur de ligne de 5 m formé par revêtement sélectif. (c) Lignes d'électrodes de différentes largeurs. Des lignes aussi étroites que 1 um peuvent être formées. Crédit :NIMS
Une équipe de recherche composée d'un groupe du National Institute for Materials Science (NIMS) International Center for Materials Nanoarchitectonics (MANA) et Colloidal Ink a développé une technique d'impression pour former des circuits électroniques et des transistors à couche mince (TFT) avec une largeur de ligne et un interligne à la fois étant de 1 µm. Cette étude a été financée par une subvention pour le développement de technologies industrielles avancées de NEDO.
Une équipe de recherche composée du scientifique indépendant MANA Takeo Minari, MANA NIMS, et Colloidal Ink ont développé une technique d'impression pour former des circuits électroniques et des transistors à couche mince (TFT) avec une largeur de ligne et un espacement de ligne tous deux de 1 m. Cette étude a été financée par une subvention pour le développement de technologies industrielles avancées, fourni par l'Organisation pour le développement des nouvelles énergies et des technologies industrielles (NEDO). En utilisant cette technique, l'équipe de recherche a formé des TFT organiques entièrement imprimés avec une longueur de canal de 1 m sur des substrats flexibles, et a confirmé que les TFT fonctionnent à un niveau pratique.
L'électronique imprimée - des techniques d'impression pour fabriquer des dispositifs électroniques utilisant des matériaux fonctionnels dissous dans de l'encre - a attiré beaucoup d'attention ces dernières années en tant que nouvelle méthode prometteuse pour créer des dispositifs semi-conducteurs de grande surface à faible coût. Parce que ces techniques permettent la formation de dispositifs électroniques même sur des substrats flexibles, on s'attend à ce qu'elles soient applicables à de nouveaux domaines tels que les dispositifs portables. En comparaison, les technologies d'impression conventionnelles permettent la formation de circuits et de dispositifs avec des largeurs de ligne aussi étroites que plusieurs dizaines de micromètres. Par conséquent, elles ne s'appliquent pas à la création de dispositifs minuscules adaptés à une utilisation pratique. Ainsi, il y avait des attentes élevées pour le développement de nouvelles techniques d'impression capables de fabriquer de manière cohérente des circuits avec des largeurs de ligne de plusieurs micromètres ou moins.
Dans cette étude, l'équipe de recherche a développé une technique d'impression capable de former des circuits métalliques avec une largeur de trait de 1 µm sur des substrats souples. En utilisant cette technique, ils fabriquaient de minuscules TFT organiques. Le principe de cette technique d'impression est le suivant :former des micro-motifs hydrophiles et hydrophobes sur le substrat en l'irradiant avec des ultraviolets parallèles sous vide (PVUV) à une longueur d'onde de 200 nm ou moins. Puis, enduire uniquement les motifs hydrophiles avec des encres à nanoparticules métalliques. L'utilisation d'une source lumineuse PVUV (Ushio Inc.) nous a permis de focaliser la lumière émise sur des cibles beaucoup plus petites que les sources lumineuses conventionnelles. De plus, l'utilisation de DryCure-Au - une encre à nanoparticules métalliques pouvant former un film conducteur à température ambiante développée par Colloidal Ink - nous a permis de former des dispositifs et des circuits à température ambiante pendant tout le processus. Par conséquent, nous sommes en mesure d'empêcher totalement la déformation des substrats flexibles par la chaleur, et former et stratifier des circuits avec une précision de plusieurs microns. En outre, nous avons réglé avec précision les longueurs de chevauchement des grilles des TFT organiques imprimés fabriqués par cette technique, ce qui était auparavant impossible en raison de problèmes de précision. Par conséquent, un niveau de mobilité pratique de 0,3 cm2 V-1 s-1 a été atteint pour les TFT organiques avec une longueur de canal de 1 µm.
Dans les études futures, nous viserons à appliquer la technique dans divers domaines tels que les écrans flexibles à grande surface et les capteurs. Étant donné que le processus que nous avons développé est applicable aux matériaux bio-connexes, la technique peut également être utile dans les domaines médical et bioélectronique.
