Figure 1. Illustration schématique d'un polymère semi-conducteur dans son état réticulé. Crédit :Professeur BongSoo Kim, UNIST
Une équipe de recherche, affilié à l'Institut national des sciences et technologies d'Ulsan en Corée du Sud (UNIST) a réussi à fabriquer des réseaux hautement intégrés de PTFT et de portes logiques via un traitement toutes solutions.
Une technologie pour baisser le coût de production des appareils électroniques, tels que les OLED à grande surface qui fabriquent de grands téléviseurs ont été développés. Au lieu d'un équipement de vide coûteux, cette technique utilise une série de processus de solution pour la production d'appareils électroniques.
Une équipe de recherche, dirigé conjointement par le professeur BongSoo Kim à l'École des sciences naturelles, Professeur Jeong Ho Cho de l'Université Yonsei, Le professeur Moon Sung Kang de l'Université de Sogang a réussi à fabriquer des matrices hautement intégrées de transistors à couche mince en polymère et de portes logiques entièrement via une technique de traitement toutes solutions. La clé de cette technique est qu'elle utilise un agent de réticulation très efficace qui ne provoque pas de dégradation des propriétés électriques des matériaux hôtes.
La technique de traitement en solution fait référence à une méthode de fabrication par laquelle les matériaux sont dissous dans une variété de solvants, puis ils peuvent être revêtus par centrifugation pour des expériences en laboratoire ou par impression à jet d'encre. Une telle technique est moins chère que l'équipement sous vide, mais l'inconvénient est qu'il y a une possibilité de dommages matériels. En général, le processus de fabrication des dispositifs électroniques nécessite l'empilement de différentes couches de composants électroniques. Et cela peut augmenter le risque de dommages matériels, en particulier lors de l'empilement des couches les unes sur les autres par une série d'étapes de traitement de la solution. Outre, la chaleur produite par l'élimination des solvants peut induire la dénaturation des matériaux hôtes, ce qui est un obstacle majeur à la réalisation d'appareils électroniques entièrement traités.
Figure 2. Toutes les solutions traitées, PTFT et circuits logiques entièrement photo-configurés. (À gauche) Un dessin schématique et une image photographique de PTFT et de circuits logiques entièrement photomodifiés fabriqués sur un substrat en plastique par la structuration d'un canal semi-conducteur, diélectrique de grille, et des matériaux d'électrode. (À droite) Structures chimiques des matériaux électroniques utilisés dans cette étude. Crédit :Professeur BongSoo Kim, UNIST
L'équipe de recherche a résolu de tels problèmes, à l'aide d'un agent de réticulation tridimensionnel à géométrie tétraédrique contenant quatre fragments azoture photoréticulables, appelé 4Bx. Cet agent de réticulation relie les différents types de matériaux électroniques (c'est-à-dire, semi-conducteurs polymères, isolants polymères, et nanoparticules métalliques), et les tenant ainsi fermement ensemble, comme un pont. Parce que les couches de composants électroniques réticulés sont fortement résistantes aux solvants chimiques, le micromotif des couches à haute résolution ainsi que l'empilement des couches les unes sur les autres par une série d'étapes de traitement de la solution est possible.
Figure 3. Caractéristiques électriques des circuits logiques entièrement photostructurés. Crédit :Professeur BongSoo Kim, UNIST
"Les agents de réticulation sont électriquement non conducteurs, et donc l'ajout d'une grande quantité d'un agent de réticulation conduit à une modification morphologique du film et à une détérioration des propriétés électriques et optoélectroniques du matériau, " dit le professeur Kim. " Cependant, le nouvel agent de réticulation peut être appliqué au processus de modelage de divers matériaux pouvant être traités en solution avec l'utilisation d'une très faible quantité est donc hautement souhaitable. En utilisant une très petite quantité de 4Bx, l'équipe de recherche a réussi à fabriquer des matrices hautement intégrées de transistors polymères à couche mince (PTFT) et de circuits logiques via un traitement toutes solutions. Les résultats montrent que les PTFT à base de films polymères photoréticulés présentent des performances équivalentes et une meilleure stabilité par rapport à ceux préparés en utilisant des films polymères sans réticulant. "Globalement, ce travail démontre une voie efficace vers des dispositifs électroniques organiques tout-solution-traités basés sur un protocole de fabrication unique, " dit le professeur Kim.
Les résultats de cette recherche ont été publiés dans la version en ligne de Communication Nature .
