Графеновые чернила для струйной печати электронных компонентов

Источник: ixbt.com

В настоящее время уже существуют ферро-электрические полимерные чернила. С их помощью можно напечатать тонкопленочные (TFT) транзисторы. Но КПД получаемых устройств невелико, и работают они очень медленно. Профессор нанотехнологии Андреа Феррари и его коллеги из Университета Кембриджа (Великобритания) разработали метод получения графеновых чернил. Их также можно использовать для печати электронных компонентов на модифицированных струйных принтерах. Графен считается очень перспективным материалом — благодаря большой подвижности электронов и высокой электропроводности. Процесс изготовления графеновых чернил начинается с обработки хлопьев чистого графита. Ученые получили слои графена путем ультразвукового воздействия на графит в присутствии растворителя (метод жидкофазной эксфолиации, LPE). В качестве растворителя использовали N-метилпирролидон (NMP).

Затем графеновые слои обработали ультрацентрифугой и пропустили через фильтр, для удаления частиц размером свыше 1 мкм (такие большие частицы могут закупорить печатные сопла принтера). Наконец, на основе хлопьев графена была приготовлена графен-полимерная краска. С помощью этих чернил была выполнена печать на прозрачной подложке из боросиликатного стекла, а также на подложке из кремния и диоксида кремния. Чтобы удалить растворитель, образцы подверглись процедуре высокотемпературного отжига. Таким образом, были получены тонкопленочные транзисторы. Для установки контактов истока и стока использовались колодки из сплава хрома и золота. Сверху был нанесен слой органического полимера PQT-12.

Полученные устройства показали многообещающие параметры (по сравнению с существующими технологиями). Достигнутая подвижность — 95cm²V⁻¹s⁻¹, коэффициент пропускания составляет 80%, а сопротивление листа равно 30 кОм. Для неграфеновых чернил подвижность составляет менее 0.5cm²V⁻¹s⁻¹, и лишь при добавлении углеродных нанотрубок этот показатель может быть увеличен до 50cm²V⁻¹s⁻¹. В ближайшее время ученые планируют усовершенствовать методику струйной печати графеновыми чернилами, поэтому полученные результаты могут быть улучшены. Новая технология открывает путь к созданию тонкопленочных графеновых транзисторов на основе произвольных поверхностей. Это, в свою очередь, способствует развитию производства гибких и дешевых электронных устройств — датчиков, переносных компьютеров, ридеров и т.п.

Рисунок: physorg.com