Forskere ved Linköpings universitet og RISE, Campus Norrköping, er de første i verden som lykkes med å skrive ut komplette integrerte kretser med mer enn 100 elektrokjemiske organiske transistorer.
Resultatene fra verdensomspennende trykkteknologi er publisert i det vitenskapelige tidsskriftet Nature Communications. Peter Andersson Ersman, forsker i trykt elektronikk ved forskningsinstituttet RISE, sier i en pressemelding at styrken er at de ikke har vært nødt til å blande metoder – alt gjøres i silketrykk og i relativt få prosesstrinn. Trikset er å sørge for at de forskjellige lagene havner på akkurat det rette stedet, sier han.
Grafisk bransje har bidratt
Elektronikkforskerne har fått hjelp av den grafiske industrien, som har produsert silketrykkrammer med lerreter som tåler veldig fine linjer. Den trykte elektronikken har en linjebredde på omtrent 100 mikron, noe som stiller krav til utskriftsteknologien. Mange arbeidstimer har også blitt brukt på å produsere blekk med de rette egenskapene for å trykke de tynne linjene.
Forskningen har blitt finansiert fra mange forskjellige vinkler gjennom årene.
– Dette er et avgjørende skritt fremover for en teknologi som ble født ved Linköping universitet for litt over 17 år siden. Resultatet viser at vi er nummer én igjen i området, takket være det tette samarbeidet mellom grunnforskningen ved Laboratory of Organic Electronics, LOE, og den mer anvendte på RISE, sier Magnus Berggren, professor i organisk elektronikk og direktør for LOE.
Flere forskjellige finansfolk over 17 år
Gjennom årene har forskningen blitt finansiert fra mange forskjellige, inkludert EU, gjennom Eureka Eurostars Prolog-prosjekter. Peter Andersson Ersman sier at Prolog-prosjektet i 2017 banet vei for det første gjennombruddet for screenprintede kretser. Siden den gang har forskerne klart å redusere størrelsen på kretsene, og øke kvaliteten slik at sannsynligheten for at alle transistorer i kretsen fungerer så nær 100 prosent som mulig, men også løste integrasjonen med silisiumkretsene som er nødvendige for å behandle signalene og for kommunikasjonen utad.
– Et av de store trinnene er at vi nå har lyktes med å bruke trykte kretser for å lage et grensesnitt til tradisjonell silisiumelektronikk. Vi har utviklet forskjellige typer trykte kretser basert på organiske elektrokjemiske transistorer, for eksempel et skiftregister, som danner et grensesnitt og opprettholder kontakten mellom silisiumkretsløpet og andre elektroniske komponenter, for eksempel sensorer eller skjermer. Det betyr at vi nå kan bruke en silisiumbrikke med færre kontaktpunkter, noe som fører til redusert areal og dermed lavere kostnader, sier Magnus Berggren.
1 000 transistorer på en A4
– På en A4 har vi nå plass til over 1000 organiske elektrokjemiske transistorer, og avhengig av hvordan de er koblet sammen kan vi lage forskjellige typer trykte integrerte kretsløp, bekrefter Simone Fabiano, forskningsleder innen organisk nanoelektronikk ved Laboratory of Organic Electronics.
Materialet forskerne bruker er polymeren PEDOT: PSS – det mest studerte materialet innen organisk elektronikk.
