Einem Team von Forschern des Institute of Scientific and Industrial Research "SANKEN" an der Universität Osaka und Joanneum Research ist es gelungen, die elektronischen Eigenschaften eines organischen Polymers durch Bestrahlung mit UV-Licht präzise einzustellen. Ihre Arbeit "Heterogeneous Functional Dielectric Patterns for Charge-Carrier Modulation in Ultraflexible Organic Integrated Circuits" (Heterogene funktionale dielektrische Muster für Ladungsträgermodulation in ultraflexiblen integrierten Schaltkreisen) kann zur Kommerzialisierung flexibler Elektronik beitragen, die in der Gesundheitsüberwachung und Datenverarbeitung eingesetzt wird.
"Die integrierten Schaltkreise in Ihrem Smartphone sind zwar recht beeindruckend, aber es fehlen ihnen einige wichtige Eigenschaften. Da die Elektronik auf Silizium basiert, ist sie sehr starr, sowohl im wörtlichen Sinne, dass sie unflexibel ist, als auch aufgrund ihrer chemischen Eigenschaften, die sich nicht leicht verändern lassen. Neuere Geräte, einschließlich OLED-Displays, werden aus organischen Molekülen auf Kohlenstoffbasis hergestellt, deren chemische Eigenschaften von Wissenschaftlern so eingestellt werden können, dass sie die effizientesten Schaltkreise erzeugen. Die Steuerung der Eigenschaften organischer Transistoren erfordert jedoch normalerweise die Integration komplexer Strukturen aus verschiedenen Materialien. Das Team hat UV-Licht eingesetzt, um die chemische Struktur eines dielektrischen Polymers namens PNDPE präzise zu verändern. Das Licht bricht bestimmte Bindungen im Polymer, das sich daraufhin neu anordnen oder Querverbindungen zwischen Strängen herstellen kann. Je länger das Licht eingeschaltet ist, desto stärker wird das Polymer verändert. Mit Hilfe einer Schattenmaske wird das UV-Licht nur auf die gewünschten Bereiche gerichtet, um das Verhalten des Schaltkreises zu beeinflussen. Mit dieser Methode können Transistoren mit der gewünschten Schwellenspannung mit hoher räumlicher Auflösung aus nur einem einzigen Material hergestellt werden".
"In dieser Studie wurde die Bildung von HFDP unter Verwendung von PNDPE als ultradünnes Polymer-Gate-Dielektrikum zur Modulation des Verhaltens der Ladungsträger demonstriert. Die HFDP werden mit einer hohen Auflösung von weniger als 18 µm erhalten. Mit der Ladungsträgermodulation durch die Photo-Fries-Umlagerung in den PNDPE-Gate-Dielektrika konnte die Vth der PNDPE-basierten Transistoren über einen weiten Bereich von -1,5 bis +0,2 V bei einer Betriebsspannung von 2 V programmierbar gesteuert werden, was darauf hindeutet, dass sowohl die Anreicherungs- als auch die Verarmungstransistoren beliebig hergestellt werden können. Die modulierte Vth blieb über einen Zeitraum von 140 Tagen während des LED-Belichtungstests und bei einer Vorspannungsdauer von 1800 s unverändert. Die Ladungsträgermodulation wurde durch die Kontrolle der akzeptorartigen Fallen erreicht. Das PNDPE bildet aufgrund der katalytischen Ringöffnungs-Metathesepolymerisation dichte und gleichmäßige Gate-Dielektrika, was zu ultradünnen PNDPE-Filmen mit einer Dicke von 14 nm führt. Der Transistor wies auch eine hohe mechanische Flexibilität auf, bei der sich die Eigenschaften selbst bei einem Biegeradius von 0,3 mm nicht wesentlich veränderten."
"In Zukunft könnten wir intelligente Versionen von fast allem sehen, von der Medizinflasche bis zur Sicherheitsweste. "Um den Rechenanforderungen des 'Internets der Dinge' gerecht zu werden, werden höchstwahrscheinlich flexible elektronische Lösungen erforderlich sein", sagt der Hauptautor Tsuyoshi Sekitani. Diese Technologie kann insbesondere bei der Entwicklung von ultraleichten, tragbaren Gesundheitsgeräten eingesetzt werden.
Quellen
https://www.sensortechresearch.com/articles/24808/tuning-flexible-circuits-with-light?rsst2id=1%2C4%2C8&utm_source=dlvr.it&utm_medium [This is automatically translated from English]