19 apr. 2021
2 minuten
Amolf-onderzoekers Lukas Helmbrecht en Wim Noorduin hebben een reactieve inkt ontwikkeld die op een even reactief canvas kan worden geschilderd. De inkt reageert met het materiaal op het canvas en wordt een halfgeleider die gekleurd licht afgeeft, een essentieel onderdeel van elektronische componenten zoals leds. Hierdoor is een nieuwe manier van produceren van deze elektronische componenten nu binnen handbereik.
Het onderzoek is gepubliceerd in het tijdschrift ‘Advanced Materials’.
Stel je voor dat je een canvas zou kunnen schilderen door het canvas zelf in een andere kleur te laten veranderen in plaats van er verf op te borstelen. Dat is wat Lukas Helmbrecht en zijn collega’s doen met de nieuwe ionenuitwisselingslithografietechniek. Bij deze techniek reageert de ‘inkt’ met het ‘canvas’ door middel van ionenwisseling. Helmbrecht gebruikte deze techniek om een afbeelding van Madame Curie te airbrushen. "Ik vind het fascinerend om te zien: het groene beeld vormt zich zodra je gaat spuiten, ondanks dat zowel de inkt als het canvas kleurloos zijn."
Kleurrijke techniek
Het onderzoek draait om het produceren van perovskiet. Helmbrecht en zijn collega’s vonden een manier om een laag loodcarbonaat (het canvas) om te zetten in een perovskiet, simpelweg door erop te ‘schilderen’ met een oplossing van methylammoniumbromide. De laatste ondergaat een chemische reactie met het loodcarbonaat om een groen emitterend perovskiet te vormen. Door een oplossing van een andere substantie te gebruiken als inkt kun je daarnaast een blauw of rood emitterend perovskiet schilderen, of een patroon airbrushen of printen.
Een breed scala aan variaties in de samenstelling van de perovskieten is mogelijk door verschillende inkten te kiezen. De patronen kunnen zeer nauwkeurig worden gemaakt: inktdruppels van slechts enkele micrometers leveren ook stippen op van slechts enkele micrometers groot. Dit betekent dat de inkt niet loopt. "De uitdaging van dit onderzoek was het ontwikkelen van de chemische reactie en de condities: de hoeveelheid inkt, de druk en de eigenschappen van het canvas. Geen van deze waren bekend, en het proces werkt niet als ze niet helemaal kloppen. "
Alles in één laag
Ik denk aan de vergelijking met andere technieken voor het aanbrengen van lagen perovskiet op een drager. Maar deze techniek is fundamenteel anders, legt Helmbrecht uit. "Alle traditionele technieken resulteren in verschillende lagen perovskiet naast of op elkaar. Onze methode resulteert in een enkele laag die bestaat uit verschillende soorten perovskiet. " Bovendien zijn perovskieten meestal vrij gevoelig voor de behandelingen die in traditionele methoden worden gebruikt, zoals etsen of spoelen. Deze kunnen de perovskiet beschadigen. Met ionenuitwisselingslithografie zijn deze behandelingen niet meer nodig.
"In principe is dit een veel eenvoudigere methode om een patroon van verschillende perovskiethalfgeleiders naast elkaar op een chip of led aan te brengen", zegt Helmbrecht. Cleanrooms of andere speciale voorwaarden zijn niet langer vereist. De onderzoekers hebben het nut van ionenuitwisselingslithografie aangetoond door de techniek te gebruiken om een werkende Led te produceren. "Dat heeft het principe bewezen." Verschillende groepen binnen Amolf zullen deze techniek gaan gebruiken om andere applicaties te creëren.
Anderen lazen ook
