211service.com
Organische displays uitetsen
Door organische halfgeleidermaterialen te gebruiken in plaats van hard silicium, is het mogelijk om energiezuinige, lichtgewicht en flexibele zonnecellen en computerschermen te maken. Maar om apparaten van organische materialen te maken, moet in volledig nieuwe apparatuur worden geïnvesteerd, aangezien organische materialen normaal gesproken worden vernietigd door de agressieve chemicaliën die nodig zijn voor conventionele fotolithografie.
Organische lithografie: Deze organische lichtemitterende diode is gemaakt met behulp van nieuwe fotolithografische materialen.
nutsvoorzieningen orthogonaal , een bedrijf gevestigd in Ithaca, NY, ontwikkelt materialen waarmee organische elektronica kan worden vervaardigd op de apparatuur die wordt gebruikt om siliciumelektronica te maken. Dit moet het ook mogelijk maken om complexere organische componenten te bouwen. Het bedrijf heeft vier prototypes gedemonstreerd, waaronder organische light-emitting diodes, gemaakt met nieuwe fotolithografische chemicaliën die compatibel zijn met organische materialen.
Transistors en displaypixels die zijn gemaakt van organische materialen zoals polymeren zijn langzamer dan die van silicium, maar ze hebben ook minder energie nodig om te werken, wegen minder en kunnen worden gemaakt op flexibele backings, waardoor ze aantrekkelijk zijn voor gebruik in displays en zonne-energie. panelen. Maar om ze te produceren, is nieuwe apparatuur nodig, zoals industriële inkjetprinters. Het is zeker een probleem voor organische light-emitting diodes en andere organische elektronica dat veel van de apparatuur handgemaakt is, zegt Paul Semenza , senior vice-president bij DisplayZoeken , een marktonderzoeksbureau. Voor fabrikanten is het kopen van geheel nieuwe apparatuur een grote kostenpost. Als je fotolithografie zou kunnen gebruiken om deze apparaten te maken, zou je dat knelpunt kunnen doorbreken, zegt hij.
Fotolithografie is de standaardmethode voor het maken van siliciumelektronica, maar is normaal gesproken onverenigbaar met organische materialen omdat er agressieve chemicaliën voor nodig zijn die ervoor zorgen dat ze afbreken. Om een oppervlak zoals een siliciumwafel van een patroon te voorzien, moet het oppervlak eerst worden gecoat met een lichtgevoelige chemische stof die fotoresist wordt genoemd. Vervolgens wordt er licht op het oppervlak geschenen door een masker met een patroon en wordt oplosmiddel aangebracht om de belichte delen van de fotoresist weg te etsen, waardoor een patroon achterblijft.
Orthogonal heeft een licentie verleend voor een fotolithografietechniek die is ontwikkeld door onderzoekers van Cornell University en die compatibel is met organische materialen. De techniek, orthogonale lithografie genaamd, is uitgevonden door Christopher Ober en George Malliaras , beide professoren materiaalkunde en techniek aan Cornell. Zowel de fotoresist als het oplosmiddel dat het tijdens het etsproces meevoert, zijn gemaakt van een ongebruikelijke klasse van moleculen die hydrofluorethers worden genoemd - verbindingen die met elkaar interageren, maar niet met halfgeleidende organische materialen. Dus het oplosmiddel en de fotoresist die de Cornell-onderzoekers ontwikkelden, zullen de halfgeleidende lagen niet afbreken tijdens het lithografieproces.
orthogonaal hoopt chemicaliën te verkopen voor het maken van organische elektronica met behulp van conventionele fotolithografie aan bedrijven die displays en andere apparaten maken. Het bedrijf werkt al samen met verschillende fabrikanten van displays en zonne-energie om producten te ontwikkelen met behulp van de productiemethode.
In plaats van nieuwe fabrieken te bouwen en nieuwe processen te ontwikkelen, willen we fabrikanten in staat stellen apparatuur en kennis te gebruiken rond een al bestaand proces, zegt Fox Holt , CEO van Orthogonal.
Ober, die de fotoresist en het oplosmiddel heeft ontwikkeld, zegt dat Malliaras dit proces heeft toegepast en verbeterd om het toe te passen op de productie van zeer complexe organische transistors, sensoren, zonnecellen en ringoscillatoren (apparaten die gelijkstroom omzetten in wisselstroom). Orthogonal toont deze vier prototypes momenteel aan potentiële klanten. Tot nu toe is het proces compatibel gebleken met alle organische halfgeleidende materialen die de groep heeft getest. Ober zegt dat de oplosmiddelen ook milieuvriendelijk zijn en gemakkelijk om mee te werken. Hoewel de nieuwe oplosmiddelen misschien meer kosten dan die gebruikt om siliciumelektronica te maken, zou de prijs van de fotoresist gelijk moeten zijn. Over het algemeen zou het proces goedkoper moeten zijn dan het maken van siliciumelektronica.
De prestaties van apparaten die zijn gemaakt met orthogonale lithografie zijn gelijk aan die van organische apparaten die met andere technieken zijn gemaakt, zegt Orthogonal CTO John de Franco . De eerste producten van het bedrijf, die het over ongeveer een jaar hoopt te verkopen, zullen materialen zijn voor het maken van organische lichtemitterende diodes. Orthogonal heeft met behulp van de techniek prototypepixels gebouwd. Hun efficiëntie is vergelijkbaar met die van standaardapparaten en we kijken momenteel naar de levensduur, wat een probleem kan zijn met organische weergavematerialen, zegt de Franco.
Ober verwacht dat orthogonale lithografie meer geavanceerde organische elektronica mogelijk maakt, met gelaagde apparaten die complexere bewerkingen kunnen uitvoeren. Wanneer organische apparaten met meerdere lagen worden gemaakt met behulp van printtechnieken zoals inkjetprinten, verstoort elke laag de vorige, zegt hij. De apparaten zijn gemaakt van inkten die bestaan uit een halfgeleider in een oplosmiddel. Maar het oplosmiddel, dat nodig is om opeenvolgende lagen te printen, kan interageren met de halfgeleiders die al zijn geprint, met ernstige gevolgen voor de prestaties. Deze vermenging tussen lagen is geen probleem bij het maken van meerlaagse apparaten met behulp van orthogonale lithografie, omdat de gefluoreerde oplosmiddelen alleen interageren met de fotoresist en niet met de organische halfgeleider. Elke laag kan zonder vermenging worden neergezet, zegt Ober.
Zhenan Bao , een universitair hoofddocent chemische technologie aan de Stanford University, zegt dat de aanpak van het bedrijf uniek is. Andere groepen hebben zich gericht op het ontwikkelen van goedkopere productietechnologieën - als de initiële investering in apparatuur niet wordt meegerekend, zijn inkjetprinten en andere technieken goedkoper. Maar Bao verwacht dat Orthogonal voet aan de grond kan krijgen op de displaymarkt. Dit zijn producten die niet per se goedkoop en wegwerpbaar zullen zijn, dus lithografie kan betaalbaar zijn, zegt ze. En het gebruik van bestaande infrastructuur kan een voordeel zijn, vooral voor displaybedrijven.