НИИИТ
Научно-исследовательский институт инновационных технологий
Печатная электроника
Лаборатория печатной электроники
Генератор идей
Если у Вас есть идеи по
применению печатной электроники,
напишите нам об этом
Отправить

Полупроводники

Одним из ключевых направлений в развитии печатной электроники является переработка многих знакомых нам в повседневной жизни изделий в легкие, гибкие, и, зачастую, оригинальные решения. И в большинстве таких изделий (гибкие солнечные батареи, сворачиваемые экраны и т.д.) обязательным элементом являются полупроводниковые структуры. В отличие от уже широко распространенных полупроводниковых структур в кремниевых кристаллах, в печатной электронике не происходит изменение исходной кристаллической структуры материала. Полупроводниковые чернила позволяют слой за слоем наносить необходимую структуру на основание, в качестве которого зачастую выступает гибкий деформируемый материал.

Печатный транзистор (Printed SnO2 – печатный SnO2, Printed ATO S/D – печатный сток-исток из оловянно-сурьмяного оксида, Printed ATO Gate – печатный затвор из оловянно-сурьмяного оксида).

Подробнее

Органические полупроводники используются в различных активных устройствах, причем многие из них могут быть нанесены из раствора, в том числе, методами печати. Могут применяться следующие группы материалов:

  • полимеры (например, политиофен);
  • олигомеры (например, олиготиофены);
  • органические соединения с низкой молекулярной массой (например, пентацен и его производные);
  • углеродные нанотрубки;
  • «гибридные» (органо-неорганические) материалы.

Мобильность носителей заряда в органических полупроводниках сравнима с аморфным кремнием, но пока значительно ниже, чем в поликристаллическом кремнии (см. рисунок 1). Ожидается, что в ближайшие несколько лет мобильность носителей заряда достигнет уровня поликристаллического кремния: сначала в лабораторных условиях, а потом и в серийно выпускаемых устройствах. Это станет возможным благодаря оптимизации органических соединений с низкой молекулярной массой и полимеров или использованию новых материалов, таких как углеродные нанотрубки или гибридные материалы.

Рисунок 1 – Подвижность носителей заряда в доступных на рынке материалах, применяемых в органической электронике в качестве полупроводников

Большинство используемых сейчас органических полупроводников, в частности, пентацен и политиофен, относятся к полупроводникам p-типа, но и полупроводники n-типа получают распространение. Наличие полупроводников p- и n-типа позволяет реализовывать структуры типа КМОП, обладающие существенными преимуществами, в том числе, меньшим энергопотреблением.

Одним из наиболее распространенных активных элементов является транзистор. Структура такого компонента, реализуемого с применением печатных технологий и применением полупроводниковых чернил, показана на рисунке 2.

Рисунок 2 – Структура печатного транзистора

Технологический процесс изготовления полупроводниковой структуры на примере струйной печати приведен на рисунке 3.

Рисунок 3 – Технологический процесс формирования полупроводниковой структуры методом струйной печати