ساخت جوهر گرافنی جهت چاپ اجزاء ‌الکترونیکی

گروهی از محققان انگلیسی جوهر گرافنی ساخته‌اند که می‌توان آن را برای چاپ جوهر افشان افزاره‌های الکترونیکی از قبیل ترانزیستورهای فیلم نازک، استفاده کرد.

آندریا فراری و همکارانش در دانشگاه کمبریج روشی برای ساخت یک جوهر گرافنی ابداع کرده‌اند که می‌توان آن را با یک چاپگر جوهر افشان اصلاح شده استفاده کرد. در حال حاضر اجزاء الکترونیکی از قبیل ترانزیستورهای فیلم نازک را می‌توان با استفاده از چاپ جوهر افشان با جوهرهای پلیمری فروالکتریکی ایجاد کرد، اما عملکرد چنین اجزائی ضعیف است و برای بسیاری از کاربردها بسیار آهسته هستند.

این گروه تحقیقاتی با ورقه‌های گرافیت خالص شروع کرد و لایه‌های گرافن را با استفاده از ورقه‌سازی فاز مایع که شامل قرار دادن گرافیت در حضور یک حلال (N-متیل‌پیرولیدون) است، ورقه ورقه کرد. این لایه‌های گرافنی آلتراسانتریفوژ شدند و سپس برای حذف ذرات بزرگی (با قطر بیش از ۱ میکرومتر) که هدهای چاپگر جوهر افشان را مسدود می‌کنند، فیلتر شدند. این ورقه‌های گرافنی بعنوان اساس یک جوهر پلیمر – گرافن استفاده شدند. این جوهر نیز با استفاده از یک چاپگر جوهر افشان اصلاح شده روی بسترهای Si/SiO2 و بستر شفاف بروسیلیکات چاپ شد. مرحله نهایی در این فرآیند آنیل کردن در دمای بالا جهت حذف حلال بود.

(a) جوهر گرافنی روی ویفرهای Si/SiO2 و (b) زیرلایه‌های کرم – طلا برای تعیین تماس‌های منبع و خروجی، (c) لایه‌ای از یک پلیمر آلی (PQT-12) روی سطح چاپ می شود.
(a) جوهر گرافنی روی ویفرهای Si/SiO2 و (b) زیرلایه‌های کرم – طلا برای تعیین تماس‌های منبع و خروجی، (c) لایه‌ای از یک پلیمر آلی (PQT-12) روی سطح چاپ می شود.

این محققان این جوهر گرافنی شفاف را برای چاپ جوهر افشان ترانزیستورهای فیلم نازک استفاده کردند. آنها این ترانزیستورها را با چاپ این جوهر گرافنی روی ویفرهای Si/SiO2 ساختند؛ زیرلایه‌های کرم – طلا را برای تعیین تماس‌های منبع و خروجی استفاده کردند؛ و در نهایت لایه‌ای از یک پلیمر آلی (PQT-12) روی سطح چاپ کردند.

این دانشمندان حداقل در مقایسه با جوهرهای کنونی، به نتایج نویدبخشی رسیدند. آنها به تحرک‌های بالاتر از حدود cm2V-1s-1 95، حدود ۸۰ درصد عبور و مقاومت صفحه‌ای ۳۰ کیلواهم رسیدند. جوهرهای پلیمری غیرگرافنی به تحرک‌های کمتر از  cm2V-1s-1  ۰.۵ می‌رسند، و افزودن نانولوله‌های کربنی به آنها می‌تواند این مقدار را به حدود cm2V-1s-1  ۵۰ افزایش دهد.

افزاره‌های قابل چاپ با این جوهر گرافنی می‌توانند شامل کامپیوترهای پوشیدنی، کاغذ الکترونیکی، حسگرها، برچسب‌های الکترونیکی، و نمایشگرهای تماسی انعطاف‌پذیر باشند.

این محققان جزئیات نتایج کار تحقیقاتی خود را در مجله‌ی arXiv منتشر کرده‌اند.

تصاویر نوری میدان تاریک از قطره‌های چاپ شده با جوهر افشان روی بسترهای (a) تمیز شده با پلاسما، (b) بدون اصلاح، و (c) اصلاح شده با HMDS، مقیاس: 20 میکرومتر. (d) تصویر SEM از الگوی چاپ شده.
تصاویر نوری میدان تاریک از قطره‌های چاپ شده با جوهر افشان روی بسترهای (a) تمیز شده با پلاسما، (b) بدون اصلاح، و (c) اصلاح شده با HMDS، مقیاس: ۲۰ میکرومتر. (d) تصویر SEM از الگوی چاپ شده.

تصاویر نوری از مدارهای تهیه شده با چاپ جوهرافشان روی بسترهای (a) بدون اصلاح ، (b) اصلاح شده با O2، و (c) اصلاح شده با HMDS ، و d و e و f تصاویر AFM از a و b و c.
تصاویر نوری از مدارهای تهیه شده با چاپ جوهرافشان روی بسترهای (a) بدون اصلاح ، (b) اصلاح شده با O2، و (c) اصلاح شده با HMDS ، و d و e و f تصاویر AFM از a و b و c.
منبع : ستاد توسعه فناوری نانو

نظر دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *