رسیدن به الکترونیک تمام چاپی، به توانایی دانشمندان در ساخت ترانزیستورهای آلی با وضوح بالا روی بسترهای پلیمری انعطافپذیر بستگی دارد. کلید اصلی موفقیت آنها استفاده از نانوذرات فلزی چاپشده با جتجوهر و سینترشده با لیزر است، که اکنون محققان در آمریکا و سوئیس با کمک نانوذرات طلا به این مهم دست یافتهاند.
چاپ نانوذرات طلا با جتجوهر و یک لیزر
رسیدن به الکترونیک تمام چاپی، به توانایی دانشمندان در ساخت ترانزیستورهای آلی با
وضوح بالا روی بسترهای پلیمری انعطافپذیر بستگی دارد. کلید اصلی موفقیت آنها
استفاده از نانوذرات فلزی چاپشده با جتجوهر و سینترشده با لیزر است، که اکنون
محققان در آمریکا و سوئیس با کمک نانوذرات طلا به این مهم دست یافتهاند.
محققانی از دانشگاه کالیفرنیا در آمریکا و ETH در
سوئیس، فکر میکنند که به درج این نقاط با هزینه مناسب، نزدیک شدهاند و انتظار
دارند که در چهار سال آینده یک نمونه صفحه نمایش بزرگ ساختهشدهبا این روش، را
عرضه کنند. سایر کاربردهای این روش که انتظار سوددهی دارند، شامل برچسبهای RFID
بسیار ارزانقیمت، فوتوولتائیکهای لایه نازک و حسگرهای انعطافپذیر است.
در قلب این فرایند چاپ، نانوجوهری از ذرات طلا (با قطر یک تا سه نانومتر) قرار
گرفته که با یک تک لایه خودآرا (SAM) پایدار شده است.
این محققان با استفاده از یک لیزر آرگون (طول موج ۵/۵۱۴ نانومتر) ضمن اینکه الگوی
چاپی اصلی را بهطور انتخابی سینتر کردند، پهنای خط را نیز از ۵۰ میکرومتر که در
جهت جوهر وجود داشت به زیر ده میکرومتر کاهش دادند. یافتههای آنها نشان میدهد که
خطوط طلای سینترشده با لیزر از یکنواختی بیشتر و وضوح بالاتری (زیر ۲-۱ میکرومتر)
نسبت به الگوهای چاپشده با جتجوهری – که در آنها از یک گرمگن برای سینترکردن
استفاده شدهاست- برخوردارند. نانوجوهر مازاد بهسادگی با یک حلال غیر آلی شسته میشود.
کو توضیح میدهد: «ما از فرایند صاف کردن ساده برای بازیابی نانوذرات طلای
سینترنشده استفاده میکنیم. نانوذرات محافظتشده با SAM بسیار پایدارند و میتوانند
بدون کاستن از کیفیت افزاره دوباره استفاده شوند تا قیمت را تا حد امکان کاهش دهند».
کو و همکارانش نشان دادهاند که این فرایند سازگار با پلاستیک، میتواند در ساخت
ترانزیستورهای اثر میدانی آلی (OFET) ، که اجزای اصلی در افزارههای پیچیدهترند،
مفید واقع شود. این گروه بهمنظور ارزیابی الکترونیک سینتر شده، این OFET ها را با
موارد ساختهشده با لیتوگرافی مرسوم مقایسه کردهاند.
کو میگوید: «ما هنوز مجبوریم که آزمایشهای خود را در زمانهای طولانی (سال) روی
افزارههای سینترشده با لیزر انجام دهیم. با اینحال آنها در دورههای چندماهه، به
خوبی الکترونیک لیتوگرافی بودهاند و اخیراً نیز مشغول آزمایش استحکام با استفاده
از چرخههای بارگیری مکانیکی هستیم و افزارههای ما در طول ۶۵ هزار چرخه هیچ یک از
اثرات خرابی را از خود نشان ندادهاند».
سیونگ کو، یکی از این محققان میگوید: «اندازه نانوذرات و خواص سیالی حلال حامل از
اهمیت خاصی برخوردار است. دمای ذوب وابسته بهاندازه برای کار ما بسیار بحرانی است.
طلای معمولی در دمای ۱۰۶۳ درجهسانتیگراد شروع به ذوبشدن میکند؛ در صورتیکه دمای
ذوب برای نانوذرات طلا با قطر دو نانومتر فقط ۱۵۰ درجهسانتیگراد است».
این محققان نتایج کار خود را در مجله Nanotechnology منتشر کردهاند.
