Snellere afdrukbare circuits

Organische circuits zijn goedkoop, flexibel en printbaar. Maar in tegenstelling tot anorganische circuits, waarvoor alleen silicium nodig is, worden hoogwaardige organische circuits meestal gemaakt van twee verschillende materialen die zorgvuldig van een patroon moeten worden voorzien. Nu hebben onderzoekers een polymeer gemaakt dat de functie van beide materialen vervult. Door de noodzaak voor twee materialen te elimineren, hebben ze deze circuits gemakkelijker te fabriceren gemaakt. De onderzoekers hebben het nieuwe polymeer gebruikt om enkele van de snelste organische circuits te maken die tot nu toe zijn gerapporteerd, en het proces kan ook nuttig zijn voor zonnecellen.





Snel circuit: Een circuit gemaakt van een nieuw halfgeleidend polymeer wordt getest in het laboratorium.

Om de logische bewerkingen uit te voeren die computers, mobiele telefoons en andere elektronica laten draaien zonder al te veel stroom te verbruiken, moeten transistors afwisselende gebieden hebben die negatieve en positieve ladingen geleiden. Maar tot voor kort hadden scheikundigen alleen polymeren gemaakt die positieve of negatieve ladingen geleiden. Om er circuits van te maken, moeten deze polymeren zorgvuldig op elkaar worden afgestemd. Als je twee materialen hebt die complexe patroonprocessen vereisen, verlies of verminder je het kostenvoordeel en de eenvoud van organische elektronica, zegt: Simson Jeneche , hoogleraar scheikunde aan de Universiteit van Washington in Seattle.

Het uiteindelijke [doel] is om één materiaal te hebben dat elektronen en gaten, of positieve ladingen, kan transporteren, zegt Jenekhe. Hij en anderen werken al een paar jaar aan het maken van zo'n materiaal, een ambipolair polymeer genaamd. In het verleden was het vooral vallen en opstaan, zegt Jenekhe. Nu hij en Mark Watson , universitair hoofddocent scheikunde aan de Universiteit van Kentucky in Lexington, hebben bepaald wat voor soort structuren goed werken in dergelijke polymeren. Het nieuwe materiaal en de uitvoering ervan worden beschreven in het tijdschrift Geavanceerde materialen .



Het nieuwe polymeer bestaat uit twee afwisselende eenheden, een die elektronen geleidt en een andere die gaten geleidt. Het is niet het eerste polymeer dat dit kan. Maar elektronen en gaten bewegen veel sneller door het nieuwe materiaal dan door degene die in het verleden zijn gemaakt. Dit is belangrijk, omdat de snelheid waarmee ladingen door een halfgeleider bewegen, de circuitsnelheid bepaalt.

De groep van Jenekhe gebruikte de polymeren om individuele transistors en circuits te maken. Ze stopten het polymeer in een oplossing, lieten het op een substraat met elektrische contacten vallen en spinden het vervolgens uit tot een dunne film met behulp van een proces dat spincoating wordt genoemd. Jenekhe zegt dat omdat het polymeer in water oplosbaar is, inkjets ook kunnen worden gebruikt om circuits af te drukken. De prestaties van de ambipolaire polymeercircuits waren vergelijkbaar met of beter dan die gemaakt van twee polymeren.

Een van de apparaten die Jenekhe's groep heeft gemaakt, wordt een omvormer genoemd. Omvormers zijn de basisbouwstenen van geïntegreerde schakelingen, zegt Zhenan Bao , universitair hoofddocent chemische technologie aan de Stanford University, die niet betrokken was bij het onderzoek. Andere groepen hebben inverters met ambipolaire polymeren gedemonstreerd, maar Jenekhe's polymeer kan veel sneller werken dan de andere, zegt Bao.



De nieuwe polymeren werken mogelijk ook goed in zonnecellen, zegt Jenekhe. Om licht efficiënt om te zetten in elektriciteit, hebben organische cellen momenteel twee zorgvuldig in elkaar geschoven polymeren nodig. Als de structuur van de twee polymeren in deze apparaten niet precies goed is, zullen elektronen niet stromen. Het nieuwe polymeer zou dat probleem kunnen verhelpen.

De volgende stappen, zegt Jenekhe, zijn om nieuwe versies van het polymeer te maken die meer geleidend zijn dan de huidige iteratie en om ze te testen in complexere circuits.

zich verstoppen