Epson drukuje tranzystory
Epson opracował praktyczną metodę wytwarzania ciekłego krzemu, który można natryskiwać lub nakładać obrotowo na podłoże.
Nowy materiał krzemowy można wykorzystać w drukarkach atramentowych, aby bezpośrednio drukować tranzystory z wykorzystaniem technologii mikrocieczy.
Po lewej stronie schemat tradycyjnego sposobu wytwarzania tranzystorów,
po prawej technologia krzemowego druku opracowana przez Epson.
„Był to oryginalny pomysł, wypływający z przekonania, że krzem jest najważniejszym półprzewodnikiem” – mówi Masahiro Furusawa, kierownik Centrum Badawczego Platform Technologicznych w firmie Epson, który przystąpił do zespołu na początku projektu osiem lat temu – „Większość naukowców uznała to podejście za straconą sprawę. Uważali, że rozpuszczalnik użyty do uzyskania roztworu krzemowego zanieczyściłby go i uniemożliwił jego praktyczne wykorzystanie.”
Zespół inżynierów Epsona oraz chemików z JSR Corporation skupił się na związku krzemu i wodoru znanym jako cyklopentasilan, który składa się z pięciu atomów krzemu i dziesięciu atomów wodoru tworzących zamknięty pierścień. Poprzez napromieniowywanie materiału światłem UV udało się rozerwać pierścienie atomów, które następnie przekształciły się w długie łańcuchy polimerowe i przybrały cechy lepkiego oleju lub ciała stałego. Po eksperymentach z napromieniowywaniem badaczom udało się jednak uzyskać roztwór, który po dalszej obróbce i nagrzewaniu przekształcał się w czystą, amorficzną warstwę krzemową.
W rankingu materiałów półprzewodnikowych amorficzny krzem leży w połowie drogi między mało wydajnymi materiałami organicznymi a bardzo wydajnym polikrzemem. Aby ulepszyć strukturę amorficznego krzemu, zespół oczyścił go jeszcze dokładniej z wykorzystaniem silnej wiązki laserowej. W rezultacie otrzymano płynny materiał o charakterystyce polikrzemu i pierwszą wydajną warstwę krzemową utworzoną za pomocą syntezy chemicznej.
Badacze starają się też opracować płynne wersje innych materiałów, których będzie można użyć jako przewodników i izolatorów, podstawowych składników każdego tranzystora. Muszą również wymyślić sposób na domieszkowanie płynnego krzemu w celu modyfikowania jego właściwości elektrycznych.
Ponieważ tranzystory cienkowarstwowe używane do włączania i wyłączania pikseli na wyświetlaczach LCD mają względnie duże rozmiary, Epson planuje wykorzystać je jako pierwszą praktyczną demonstrację produktu, który można wytwarzać z wykorzystaniem technologii mikrocieczy. Innymi obszarami potencjalnych zastosowań są wyświetlacze złożone z organicznych diod świecących (OLED) oraz ogniwa słoneczne.
