工艺革新:合成材料制微电子生产应用广泛

365体育官网2017年1月23日讯  有机电子可望作为传统硅晶的替代技术,造就一个具发展前景的未来。如今,利用有机发光二极管(OLED)制造的柔性显示器和发光壁纸正迅速发展中。

利用合成材料制造的印刷微电子组件提供了轻薄、可挠曲的好处,而且能够以更具成本效益且节能的方式进行生产,广泛地应用在柔性显示器与触控屏幕、发光薄膜、RFID标签以及太阳能电池。

慕尼黑工业大学(Technische Universitat Munchen)的物理学家在一项国际性的合作计划中证实,超薄聚合物电极可利用印刷的方式制造出来,而且还能成功地改善印刷薄膜的电气特性。

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工艺革新:合成材料制微电子生产应用广泛

打破传统硅晶工艺,TUM成功印刷薄膜有机电子组件

研究人员仔细观察以导电聚合物制造的透明薄膜电极;这种导电聚合物是在可挠性基板上印刷出来的。

然而,为了制造出产业级的组件,半导体或绝缘层(比人的发丝更轻薄1千倍)必须能以预先定义的顺序印刷在载体薄膜上。“这是一个非常复杂的过程,必须充份地了解其细节,才能实现量身打造的客制化应用,”慕尼黑工业大学机能材料系主任Peter Muller-Buschbaum解释。

更棘手的挑战是必须在可挠性导电层之间进行接触。在一般情况下,通常使用以结晶氧化铟锡制造的电子触点。然而,这种结构存在许多缺点:氧化物比其上的聚合物层更易碎,因而可能限制电池的可挠性。此外,在制造过程中还会消耗大量的能量。最后,铟是一种数量非常有限的稀有元素。

就在几个月前,美国加州罗伦斯柏克莱国家实验室(Lawrence Berkeley National Laboratory;LBNL)的研究人员首次成功地在印刷过程中观察到有机太阳能电池活性层中的聚合物分子交叉链接。Muller- Buschbaum的团队与加州的研究人员们开始合作,利用这项技术,提高了聚合物电子组件的特性。

基于导电聚合物的有机电子市场发展前景乐观。研究人员利用在柏克莱国家实验室同步进行研究时所产生的X射线辐射。X射线被引导至新印刷的合成层并逐渐扩散。分子在印刷薄膜固化过程中的安排与方向,可以从扩散模式的变化来决定。

“我们在研究工作中发现,这是有史以来第一次在物理化学工艺条件下的微小变化对于迭层的集结与特性带来明显的影响。”例如,Claudia M. Palumbiny表示,“添加具有高沸点的溶剂提高了合成材料组成的偏析,从而改善了传导分子的结晶。分子之间的距离缩小,同时提高了导电率。”

可印刷有机电子的打印机。透过这种方式,可以使稳定度和电导性提高到让材料不仅可被部署为一种阻障层的程度,甚至还能作为透明的电接触。这可用于取代易碎的氧化铟锡层。Palumbiny解释,“最终,这意味着所有的迭层都可利用相同的工艺进行生产,从而为制造商带来极大的好处。”

为了实现这些目标,TUM的研究人员希望持续研究并进一步优化电极材料,将这些研究结果与知识提供给业界。“如今我们已经形成了推动材料发展以及进一步研究的基础,未来这些都将用于业界厂商,”Muller-Buschbaum教授表示。

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