介绍印刷电子产品

传统的半导体器件制造进行了通过使用光刻材料的选择性去除。在光刻几何模式从主(面具)转移到一个衬底通过使用光敏化学(光刻胶)。这个过程是循环反复创建复杂的结构。这样可以获得极高的分辨率(几十纳米),从而转化为更多的性能。此外,过程的可靠性和可预测性使强大的设计工具的使用,大大减少时间开发新产品。便宜和日益复杂的电子设备,是一个围绕着我们证明该处理方法的成功。然而,尽管这些方法是非常成功的,小说制造平台能够更广泛的应用程序空间需要解决这将是免费和破坏传统的半导体制造。

最近的事态发展使电子设备的制造使用添加剂印刷技术而不是减去光刻。作为一个制造方法印刷带来很多好处包括加工高速大面积或曲面。材料只使用一个添加剂方法地方应大大减少了所需的步骤数量与减数法相比,材料到处都是沉积然后蚀刻回所需的模式。印刷还容易使数字方法(如喷墨)使用,这样可以创建新的布局直接从设计,使快速原型和灵巧的定制。此外,印刷也应该启用生产厂建立在传统的半导体制造的成本的一小部分,允许更小、更多样化的组织参与电子元件的制造。

印刷电子设备

印刷使用广泛的定义和一些聪明才智,实际上任何纯物质或组合可以放置在一个表面模式使用一个可用的许多印刷技术。然而,尽管例子可以显示申报单处理的固体^1、2和蒸汽³状态,印刷电子领域主要集中在材料,可以使用标准的技术,如喷墨印刷的解决方案,欧洲杯足球竞彩⁴或凹印。⁵这些材料一般分为两类,它们是可溶化欧洲杯足球竞彩合物的解决方案或悬浮液的粒子,和可溶性有机导体和半导体的发展以及金属纳米颗粒的主要实现技术印刷电子产品。欧洲杯猜球平台这些材料通常欧洲杯足球竞彩可以在相对低温处理(小于150°C),使低成本的塑料基板的使用,从而使精密卷绕对位类型加工以及机械完成设备的灵活性为特征。

印刷的解决方案表面上是一个动态的过程,可以相对复杂。除了打印机本身的属性,衬底的表面能,溶解度、粗糙度以及解决方案的表面张力,蒸汽压和溶质化学都扮演了一个重要的角色在控制产生的印刷特性的形状、位置和结构。可靠的打印电子设备,这些因素都必须仔细考虑。实际上,这可以说明了如图1所示的例子中,⁶描述了一种喷墨印刷场效应晶体管(FET),基于有机半导体TIPS-pentacene。⁷为了达到高质量印刷特性底层衬底的表面能量必须仔细控制。如果表面能量太高下降就会分散,导致一个大的特征尺寸和分辨率低,如果表面能量太低那么滴dewet,和分手(这种情况如图1所示)。在这个例子中自组装单层(SAM)和聚合物薄膜用于修改衬底和介质表面分别提高印刷质量的导电银源,排水和门联系人。自从半导体场效应晶体管必须跨越两个印刷导电特性之间的差距,它会经历一个地区的表面能对比,从而导致dewet选择性的解决方案到地区较高的表面能,从而改变材料的位置和可能破坏连接source-drain差距。为了避免这个问题,银接触者携带一个解决方案处理强电子受体(F₄TCNQ),提出了一种表面能与山姆的修改后的基质。这不仅确保连续性之间的半导体源和流失,但也提高了电荷注入和提取与半导体之间的联系。这提高了设备性能说明了晶体管的传输特点,(图1 e & 1 f),大大增加了场效应迁移率(μ)。^6、8虽然这个例子说明了控制衬底的属性的重要性,同样重要的是控制解决方案的属性影响膜的形成,例如抑制coffee-ring效果。⁹

图1所示。印刷场效应晶体管的例子。⁶上面的方程(年轻)的关系涉及三个阶段之间的表面张力,液体/蒸气(γ_lv),固体/蒸汽(γ_sv)和固体/液体(γ_sl)和下降使表面上的接触角(θ)。场效应晶体管的)图指示的位置重要联系的角度解决方案处理衬底的表面接触角(θ_子),源/漏表面接触角(θ_SD)和介质表面接触角(θ_迪)。b)表显示表面的接触角之前和之后的修改。使用两种不同类型的印刷银,基于纳米颗粒(Ag-NP)和可溶性银neodecanoate金属前体墨水(Ag-neo)。c)的光学显微镜图像打印Ag-NP Cytop线,插图显示了水滴在表面。d)的光学显微镜图像打印Ag-NP线Parylene-N涂布Cytop,插图显示了水滴在表面。e)传输特性显示两个正向和反向扫描电极与未经处理的Ag-neo TIPS-pentacene场效应晶体管。f)传输特性显示两个正向和反向扫描TIPS-pentacene场效应晶体管和f₄TCNQ Ag-neo电极治疗。

设备类型

驾驶申请印刷电子产品已经主动矩阵底板,特别是对于反射显示。⁴制造这些设备使用印刷技术是可取的,因为它是一个潜在的大面积途径,灵活的显示。为了驱动反射显示(例如一个电子墨水显示)底板的每个像素包含晶体管和电容器。晶体管开启时,电容器充电,切换区域的显示黑色和白色之间。印刷场效应晶体管的其他应用程序也被证明,包括集成电路等辅助变换器,¹⁰和环形振荡器¹¹以及存储设备。¹²

除了场效应晶体管,许多不同类型的电子设备可以通过加工材料和添加剂印刷技术的解决方案。欧洲杯足球竞彩例子包括发光二极管、¹³太阳能电池,^14、15各种传感器^16、17和电池。¹⁸使用印刷这些单独的设备可以很容易与其他印刷设备来创建更复杂的集成系统。例如,印刷传感器可以集成与电子和记忆记录环境条件。如果需要移动系统可以从一个集成驱动印刷电池。这种类型的方法是类似于离散元素相结合的方式在一个电路板制造电子设备。然而,而不是使用成品元素通过一个单独的进程,所有的组件可以创建并直接连接使用打印机和有限数量的油墨。印刷电子设备的一些示例如图2所示。

图2。各种印刷电子设备的例子。)反射与电子墨水显示媒体由一个主动矩阵底板使用晶体管使用喷墨印刷有机半导体制作的。b)显微镜图片几个像素的喷墨印刷主动矩阵底板基于印刷银导体和印刷有机半导体。c)一个喷墨印刷主动矩阵底板。⁴d)段的移位寄存器组成的互补的n型和p型喷墨印刷有机晶体管。e)环振荡器组成的互补的n型和p型喷墨印刷有机晶体管。f)内存数组组成的喷墨印刷有机晶体管使用铁电聚合物电介质。¹²g)喷墨印刷光传感器。¹⁶h)屏幕打印温度传感器。我)声学和压力传感器。¹⁷j)领导的一个模板印刷电池驱动绿色。¹⁸k)相同的模板印刷电池供电LED被折叠后结束。

这些低温处理的性能,解决印刷设备通常是低于设备使用传统技术生产的原因。主要是这是由于使用的材料类型。欧洲杯足球竞彩可溶性有机半导体聚合物和小分子)通常是无序和弱分子间的相互作用,导致薄膜场效应的机动性低于晶体或多晶硅,但可以类似于非晶硅(μ≈1厘米²V¹年代¹)。此外,印刷技术的解析是这样的最小特征尺寸和间距的几十微米,远远超过与照相平版印刷的流程是可以实现的。这样印刷电子设备目前适合大面积应用领域,灵活的处理是有益的和高性能不是必需的。印刷电子设备的性能是通过使用高分辨率印刷技术的提高,^19、20更高的灵活性有机半导体,²¹和无机半导体可在较低温度下处理的解决方案,²²一套大的应用程序将被解决,进一步拓宽了这一技术的范围。

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