2.6. Печать пластиковых транзисторов

Современные чипы делают с помощью фотолитографии. Это высокоточное производство весьма дорогостоящее. (Современный завод по производству чипов обходится в полтора-два миллиарда долларов.) Сначала кремниевая «вафля» покрывается слоем полимера, который является фоторезистентным. Затем на него накладывается «маска», являющаяся матрицей первого слоя всей будущей цепи. Ультрафиолетовые лучи «вырезают» кусочки фоторезистентного слоя, и все лишнее затем удаляется с помощью растворителя (что делает производство экологически крайне неблагоприятным). После обмыва «вафли» водой она помещается в печь, чтобы оставшийся резистентный материал запекся, после чего на него наносится слой проводящего материала. [9]

Уже давно инженеры поняли, что гораздо дешевле и удобнее не «вырезать» микросхемы, а «печатать» их, имея в распоряжении проводящие ток полимеры.

Однако большинство разработок в этой области обычно "упирается" или в несовершенство собственно полупроводников – например, по причине их ограниченного срока "жизни", или в несовершенство технологии массового производства. Или дороговизну и сложность организации такого производства.

Ученые создали устройство для решения проблемы на основе работы обычного струйного принтера. На поверхность наносится рисунок будущих полимерных транзисторов. Для этого поверхность стекла покрывается водоотталкивающим (гидрофобным) полиимидом, после чего в его толще фотолитографически вырезаются до поверхности стекла лунки, в которых и идет «печатание» электродов.

Сначала в лунки заливаются электроды в виде водорастворимых полимерных электропроводных «чернил» (по терминологии из производства струйных принтеров). Затем электроды в полиимиде обливаются сплошным слоем полупроводящего пластика. Чтобы полупроводник имел тонкий равномерный слой, растекание обеспечивается вращением блока со скоростью 5000 оборотов в минуту. Толщина слоя полупроводника при этом составляет не более 30 нанометров. Далее остается только нанести изолирующий пластиковый слой с использованием все того же вращения и сделать заключительный «мазок» в виде капли, которая представляет собой третий (базовый) электрод.

2.7. Бумажный транзистор

Ученые из «Центра исследования материалов» (Cenimat) факультета науки и технологии при Новом университете Лиссабона 21 июля первыми в мире представили транзисторы на основе бумаги. Новые устройства сравнимы по характеристикам с лучшими оксидными тонкопленочными транзисторами и превосходят транзисторы на аморфном кремнии.

Р

Р Рис. 2.2. Первый бумажный транзистор

Бумага в основном состоит из целлюлозы, а целлюлоза, в свою очередь, является самым распространенным биополимером на планете.[10]

Бумага, используемая для создания "бумажной памяти", представляет собой волокна древесины сосны и полиэстера, смешанные вместе и закреплённые ионообменным композитом (Рис.2.2). Далее с помощью магнетронного распыления на полученный носитель с двух сторон наносится окись цинка с примесью галлия и индия. В результате получается тонкоплёночный полупроводниковый транзистор, где бумага играет роль подложки и одновременно слоя "бумажного" диэлектрика. Интересно также заметить, что светопропускание такого материала (включая свойства подложки) составляет порядка 80% в видимой части спектра. Иными словами, полупроводниковая бумага ещё и практически прозрачна.

Бумажные транзисторы потенциально дешевле обычных, что позволяет производить их большими партиями. Кроме того, в перспективе они могут использоваться для внедрения устройств везде, где применяется бумага. По словам исследователей, новые транзисторы пригодятся в создании бумажных дисплеев, электронных наклеек на багаж, радиометок, "умной" упаковки и так далее, включая применение в биотехнологии.