Zweedse onderzoekers hebben het voor elkaar gekregen op grote schaal op elektrochemische transistors gebaseerde geïntegreerde circuits af te drukken met een zeefdruk. Ze wisten meer dan honderd organisch-elektrochemische transistors te integreren.
Het onderzoek, dat is gepubliceerd in Nature Communications, is volgens Magnus Berggren, professor in de organische elektronica, een belangrijke stap in het onderzoek naar deze technologie die zeventien jaar geleden bedacht werd aan de Linköping University.
Op de juiste plek
‘Het voordeel is dat we geen verschillende productiemethoden te hoeven combineren omdat alles gedaan wordt met behulp van een zeefdruktechniek in relatief weinig stappen’, zegt Peter Ersman, onderzoeker van geprinte elektronica aan het RISE-instituut. ‘Het doel is dat de verschillende lagen exact op de juiste plek terechtkomen.’
Om het zeefdrukken van geïntegreerde schakelingen daadwerkelijk een zinvolle activiteit te maken, moesten wel een hoop obstakels overwonnen worden, zoals het verkleinen van het formaat van de schakelingen, het verbeteren van de kwaliteit zodat het aantal werkende transistors in de schakeling zo dicht mogelijk bij 100 procent ligt en de integratie met op silicium-gebaseerde schakelingen die nodig zijn om met andere onderdelen in elektronische omgeving te kunnen communiceren.
Op deze manier is het mogelijk om meer dan duizend organische-elektrochemische (oect’s) op een plastic ondergrond ter grootte van een A4-tje te plaatsen, en ze te verbinden met verschillende soorten geïntegreerde schakelingen.
Dat laatste wordt gedaan met een geprinte interface tussen op silicium-gebaseerde componenten, zoals sensoren en displays. Berggren: ‘Zo kunnen we een silicium-chip gebruiken met minder contactpunten die daarom een kleinere oppervlakte nodig heeft en tegelijk een stuk goedkoper is.’
Monolitische integratie
Toepassingen zijn terug te vinden bij onderdelen als elektrochromatische displays, zoals raamfolie in vliegtuigen die de ramen kan blinderen, of internet-of-things-apparaten die flexibele, volledig geprinte, sensoren, actuatoren en displays nodig hebben.
Een van de voorbeelden die de onderzoekers hebben geprint, is een monolitische integratie van een elektrochroom-zeven-segment-display, ook wel de manier waarop een cijfer op een ouderwetse rekenmachine gevormd wordt met zeven segmenten, tezamen met een BCD 4-to-7-decoder en het elektrochemische display om de segmenten te vormen.
Het gebruikte materiaal betreft een polymeer PEDOT:PSS dat al lange tijd bestaat. Volgens de onderzoekers is het ‘puur geluk’ geweest dat ze zeventien jaar geleden voor dat materiaal kozen om mee te experimenteren omdat het uiteindelijk de gewenste resultaten heeft opgeleverd. Of andere materialen net zo goed zouden kunnen presteren, meldt het artikel niet.
