利用合成材料制造的印刷微電子組件提供了輕薄、可撓曲的好處，而且能夠以更具成本效益且節(jié)能的方式進行生產(chǎn)，廣泛地應(yīng)用在柔性顯示器與觸控屏幕、發(fā)光薄膜、RFID標簽以及太陽能電池。

 

有機電子可望作為傳統(tǒng)硅晶的替代技術(shù)，造就一個具發(fā)展前景的未來。如今，利用有機發(fā)光二極管(OLED)制造的柔性顯示器和發(fā)光壁紙正迅速發(fā)展中。

 

慕尼黑工業(yè)大學(Technische Universitat Munchen；TUM)的物理學家在一項國際性的合作計劃中證實，超薄聚合物電極可利用印刷的方式制造出來，而且還能成功地改善印刷薄膜的電氣特性。

 

 

研究人員仔細觀察以導電聚合物制造的透明薄膜電極；這種導電聚合物是在可撓性基板上印刷出來的。（來源：TUM）

 

然而，為了制造出產(chǎn)業(yè)級的組件，半導體或絕緣層(比人的發(fā)絲更輕薄1千倍)必須能以預(yù)先定義的順序印刷在載體薄膜上。“這是一個非常復雜的過程，必須充份地了解其細節(jié)，才能實現(xiàn)量身打造的客制化應(yīng)用，”慕尼黑工業(yè)大學機能材料系主任Peter Muller-Buschbaum解釋。

 

更棘手的挑戰(zhàn)是必須在可撓性導電層之間進行接觸。在一般情況下，通常使用以結(jié)晶氧化銦錫制造的電子觸點。然而，這種結(jié)構(gòu)存在許多缺點：氧化物比其上的聚合物層更易碎，因而可能限制電池的可撓性。此外，在制造過程中還會消耗大量的能量。最后，銦是一種數(shù)量非常有限的稀有元素。

 

就在幾個月前，美國加州羅倫斯柏克萊國家實驗室(Lawrence Berkeley National Laboratory；LBNL)的研究人員首次成功地在印刷過程中觀察到有機太陽能電池活性層中的聚合物分子交叉鏈接。Muller-Buschbaum的團隊與加州的研究人員們開始合作，利用這項技術(shù)，提高了聚合物電子組件的特性。

 

 

基于導電聚合物的有機電子市場發(fā)展前景樂觀。（來源：TUM）

 

研究人員利用在柏克萊國家實驗室同步進行研究時所產(chǎn)生的X射線輻射。X射線被引導至新印刷的合成層并逐漸擴散。分子在印刷薄膜固化過程中的安排與方向，可以從擴散模式的變化來決定。

 

 

“我們在研究工作中發(fā)現(xiàn)，這是有史以來第一次在物理化學工藝條件下的微小變化對于迭層的集結(jié)與特性帶來明顯的影響。”例如，Claudia M. Palumbiny表示，“添加具有高沸點的溶劑提高了合成材料組成的偏析，從而改善了傳導分子的結(jié)晶。分子之間的距離縮小，同時提高了導電率。”

 

 

可印刷有機電子的打印機。

 

透過這種方式，可以使穩(wěn)定度和電導性提高到讓材料不僅可被部署為一種阻障層的程度，甚至還能作為透明的電接觸。這可用于取代易碎的氧化銦錫層。Palumbiny解釋，“最終，這意味著所有的迭層都可利用相同的工藝進行生產(chǎn)，從而為制造商帶來極大的好處。”

 

為了實現(xiàn)這些目標，TUM的研究人員希望持續(xù)研究并進一步優(yōu)化電極材料，將這些研究結(jié)果與知識提供給業(yè)界。“如今我們已經(jīng)形成了推動材料發(fā)展以及進一步研究的基礎(chǔ)，未來這些都將用于業(yè)界廠商，”Muller-Buschbaum教授表示。