211service.com
Circuits imprimables plus rapides
Les circuits organiques sont bon marché, flexibles et imprimables. Mais contrairement aux circuits inorganiques, qui ne nécessitent que du silicium, les circuits organiques hautes performances sont généralement constitués de deux matériaux différents qui doivent être soigneusement modelés. Maintenant, les chercheurs ont fabriqué un polymère qui remplit la fonction des deux matériaux. En éliminant le besoin de deux matériaux, ils ont rendu ces circuits plus faciles à fabriquer. Les chercheurs ont utilisé le nouveau polymère pour fabriquer certains des circuits organiques les plus rapides à ce jour, et le processus pourrait également être utile pour les cellules solaires.
Circuit rapide : Un circuit fabriqué à partir d'un nouveau polymère semi-conducteur est testé en laboratoire.
Pour effectuer les opérations logiques qui exécutent les ordinateurs, les téléphones portables et autres appareils électroniques sans consommer trop d'énergie, les transistors doivent avoir des régions alternées qui conduisent des charges négatives et positives. Mais jusqu'à récemment, les chimistes n'avaient fabriqué que des polymères qui conduisaient des charges positives ou négatives. Pour en faire des circuits, ces polymères doivent être soigneusement alignés les uns avec les autres. Lorsque vous avez deux matériaux nécessitant des processus de structuration complexes, vous perdez ou réduisez l'avantage de coût et la simplicité de l'électronique organique, explique Samson Jenekhe , professeur de chimie à l'Université de Washington à Seattle.
L'ultime [objectif] est d'avoir un matériau capable de transporter des électrons et des trous, ou des charges positives, explique Jenekhe. Lui et d'autres travaillent à la fabrication d'un tel matériau, appelé polymère ambipolaire, depuis quelques années. Dans le passé, il s'agissait en grande partie d'essais et d'erreurs, dit Jenekhe. Maintenant, lui et Mark Watson , professeur agrégé de chimie à l'Université du Kentucky à Lexington, ont déterminé quelles sortes de structures fonctionnent bien dans de tels polymères. Le nouveau matériau et ses performances sont décrits dans la revue Matériaux avancés .
Le nouveau polymère est composé de deux unités alternées, l'une conductrice d'électrons et l'autre conductrice de trous. Ce n'est pas le premier polymère à pouvoir le faire. Mais les électrons et les trous se déplacent beaucoup plus rapidement à travers le nouveau matériau qu'à travers ceux qui ont été fabriqués dans le passé. Ceci est important, car la vitesse à laquelle les charges se déplacent à travers un semi-conducteur détermine la vitesse du circuit.
Le groupe de Jenekhe a utilisé les polymères pour fabriquer des transistors et des circuits individuels. Ils ont mis le polymère dans une solution, l'ont déposé sur un substrat comportant des contacts électriques, puis l'ont filé en un film mince à l'aide d'un processus appelé revêtement par centrifugation. Jenekhe dit que parce que le polymère est soluble dans l'eau, les jets d'encre pourraient également être utilisés pour imprimer des circuits. Les performances des circuits polymères ambipolaires étaient comparables ou meilleures que celles fabriquées à partir de deux polymères.
L'un des appareils fabriqués par le groupe de Jenekhe s'appelle un onduleur. Les onduleurs sont les éléments de base des circuits intégrés, dit Zhenan Bao , professeur agrégé de génie chimique à l'Université de Stanford, qui n'a pas participé à la recherche. D'autres groupes ont démontré des onduleurs avec des polymères ambipolaires, mais le polymère de Jenekhe peut fonctionner beaucoup plus rapidement que les autres, explique Bao.
Les nouveaux polymères peuvent également bien fonctionner dans les cellules solaires, dit Jenekhe. Pour convertir efficacement la lumière en électricité, les cellules organiques nécessitent actuellement deux polymères soigneusement intercalés. Si la structure des deux polymères de ces appareils n'est pas juste, les électrons ne circuleront pas. Le nouveau polymère pourrait éliminer ce problème.
Les prochaines étapes, dit Jenekhe, consistent à fabriquer de nouvelles versions du polymère qui sont plus conductrices que l'itération actuelle et à les tester dans des circuits plus complexes.