گروهی از محققان ژاپنی یک روش جدید مبتنی بر چاپ جوهرافشان برای تولید ترانزیستورهای تک‌بلوری فیلم نازک با عملکرد بالا ابداع کرده‌اند.
تولید ترانزیستورهای با عملکرد بالا توسط چاپ جوهرافشان
گروهی از محققان ژاپنی یک روش جدید مبتنی بر چاپ جوهرافشان برای تولید ترانزیستورهای تک‌بلوری فیلم نازک با عملکرد بالا ابداع کرده‌اند. از این فرایند که در دمای اتاق انجام می‌شود، می‌توان برای تولید ابزارهای الکترونیکی چاپ شده همچون نمایشگرهای انعطاف پذیر، پیل‌های خورشیدی، کاغذهای الکترونیکی و ورقه‌های حسگر در سطح وسیع استفاده کرد.
وجود تک‌بلورهای با خلوص بالا برای صنعت در حال پیشرفت میکروالکترونیک بسیار ضروری است و ابزارهای با عملکرد بالا همواره حاوی سطوح تماس تک‌بلوری هستند. روش‌های چاپی همچون چاپ جوهرافشان در زمینه تولید ابزارهای الکترونیکی انعطاف‌پذیر و بزرگ بسیار نویدبخش هستند؛ در چاپ جوهرافشان از نشاندن الگوهایی روی یک بستر با استفاده از جوهر ساخته شده از مواد نیمه رسانا استفاده می‌شود. یکی از مشکلات این روش این است که مواد نشانده شده روی سطح دارای بلورینگی پایینی هستند که این ویژگی قابلیت حمل بار و در نهایت عملکرد ابزار را کاهش می‌دهد.
حال تاتسوئو هاسیگاوا از موسسه ملی علوم و فناوری پیشرفته صنعتی (AIST) در تسوکوبا و همکارانش یک روش چاپی جدید ابداع کرده‌اند که در آن یک جوهر نیمه‌رسانا و یک جوهر بلورساز با یکدیگر ترکیب می‌شوند. اولی یک نیمه‌رسانا در یک حلال، و دومی یک «ضدحلال» است که مایعی است که نیمه‌رسانا در آن نامحلول است. با استفاده از این روش فیلم‌های نازک تک بلوری یا چندبلوری بسیار یکنواخت در سطح تماس میان هوا و مایع روی یک بستر شکل می‌گیرند.
هاسیگاوا می‌گوید: «نتایج حاصل از این کار با نتایج کارهای قبلی تفاوت بسیار زیادی دارد. تاکنون تولید فیلم‌های نازک نیمه‌رسانا با بلورهای دارای کیفیت بالا به‌دلیل خودبلوری شدن یا اثر «حلقه قهوه» دشوار بوده است». این اثر شامل حرکت ذرات در یک حلال است که توسط تبخیر پیش رانده می‌شوند.
این پژوهشگران از یک دستگاه چاپ جوهرافشان پیزوالکتریک با دو سر چاپگر استفاده کردند که قطراتی به اندازه ۶۰ پیکولیتر را با فرکانس ۵۰۰ هرتز روی سطح می‌پاشید. در این فرایند ابتدا جوهر ضدحلال (دی‌متیل‌فرمامید خالص بدون آب) روی سطح پاشیده شده و سپس نیمه‌رسانای آلی C8BTBT روی آن چاپ می‌شود. بدین ترتیب قطرات نشانده شده روی سطح به‌صورت طبیعی با یکدیگر مخلوط می‌شوند.
این پژوهشگران با استفاده از میکروسکوپ نوری ذرات کوچک شناوری را مشاهده کردند که در سطح تماس مایع شکل می‌گیرند. به‌نظر می‌رسد هر یک از این ذرات به‌عنوان هسته‌هایی برای آغاز بلوری شدن و رشد بلورها عمل می‌کند.
جزئیات این تحقیق در مجله Nature منتشر شده است.
