19 mei. 2015
2 minuten
Onderzoekers van de TU Delft hebben een techniek ontwikkeld om chips te produceren met silicium inkt. Uiteindelijk hopen zij transistoren te maken voor wearable elektronica.
Bij hun speurtocht naar de volgende generatie transistoren hebben onderzoekers lang gezocht naar een alternatief voor silicium. Daarvoor is veel onderzoek op het gebied van volledig flexibele elektronica gericht op diverse organische en metaaloxide inkten, die vaak niet beschikken over de goede elektronische eigenschappen van silicium, maar die wel uitblinken in printbaarheid.
Recentelijk heeft een groep researchers van de TU Delft en van het Japan Advanced Institute of Science and Technology in Nomi, Japan, geëxperimenteerd met een methode waarmee silicium in polykristallijne vorm rechtstreeks kan worden geproduceerd op een substraat van vloeibare siliciuminkt. Hun onderzoek is online gepubliceerd in het tijdschrift Applied Physics Letters.
Het was al eerder mogelijk om siliciuminkt op substraten te printen, maar daarbij was een uithardingtemperatuur van 350 graden Celsius nodig, en dat is meestal te veel voor flexibele substraatmaterialen. Lagere temperaturen resulteerden in onvoldoende homogeniteit en oxidatie van de inkt.
De nieuwe techniek, die is ontwikkeld door onder anderen professor Ryoichi Ishihara (EEMCS faculteit), gaat uit van een compleet andere benadering. "Het was heel eenvoudig. We brachten vloeibaar polysilaan direct aan op het papier, in een oxidevrije omgeving. Daarna hardden we de laag uit met een excimeerlaser. En het werkte."
De laserpuls duurde slechts tienden van een nanoseconde en liet het papier volledig intact. Bij het testen van de geleidingseigenschappen constateerden de onderzoekers dat dunnefilmtransistoren op de lasergeprinte laag even hoge elektronenmobiliteit vertonen als coventionele polysilicium geleiders.
De meest voor de hand liggende toepassing van het printen ligt in wearable elektronica, omdat hiermee de productie van snelle, low-power en flexibele transistoren mogelijk is tegen lage kosten. "Het proces kan ook worden gebruikt voor biomedische sensoren en zonnecellen," zegt Ishihara, "en ook voor elastische en zelfs eetbare elektronica".
M. Trifunovic, et. al., Solution-processed polycrystalline silicon on paper, Applied Physics Letters. April 2015. doi:10.1063/1.4916998
Bron: Delta
Anderen lazen ook
