انقلاب تراشه های انعطافی: ساخت قطعات با گرما از درون! 🤯⌚️

یه جهش تازه تو تولید قطعات الکترونیکی خنک

دانشگاه دی‌جی‌آی‌اس‌تی (رئیس: کون وو لی) خبر داده که یه گروه تحقیقاتی به سرپرستی پروفسور کوان هیوک-جون از دپارتمان مهندسی برق و علوم کامپیوتر (نویسنده اول: دکتر جانگ بونگ-هو) موفق شدن یه روش جدید برای ساخت قطعات الکترونیکی با کارایی بالا ابداع کنن. خوبی این روش اینه که توی دماهای پایین‌تری کار می‌کنه نسبت به روش‌های قبلی، چون از حرارت حاصل از واکنش (احراق) تو خود مواد استفاده می‌کنه.

چون این فناوری به حرارت زیاد احتیاج نداره، میشه روی لایه‌های پلاستیکی که به گرما حساسن هم اعمالش کرد. بنابراین انتظار می‌ره که توی وسایل الکترونیکی منعطف یا تاشو و همچنین دستگاه‌های هوشمند پوشیدنی خیلی به کار بره. امروزه، دستگاه‌های الکترونیکی نرم یا باریک بخشی از زندگی روزمره‌مون شدن. وسایلی مثل ساعت‌های هوشمند، صفحه‌نمایش‌های انعطاف‌پذیر و سنسورهای پوشیدنی، راحتی و تنوع بیشتری برامون به ارمغان آوردن و پیش‌بینی می‌شه که در آینده تو زمینه‌های مختلفی مورد استفاده قرار بگیرن.

برای ساخت این محصولات، لازمه که قطعات الکترونیکی منعطف اما با دوام داشته باشیم. ترانزیستورهای لایه نازک نقش کلیدی توی ساخت وسایل الکترونیکی انعطاف‌پذیر دارن و باید خیلی نازک و دقیق ساخته بشن. مخصوصا، روش‌های فاز مایع که مواد پوششی رو به شکل مایع اعمال می‌کنن برای تولید انبوه و ارزان خیلی مناسبن. اما این روش‌ها به دماهای بالایی نیاز دارن برای تولید لایه‌های نازک باکیفیت، و این باعث می‌شه استفاده ازشون روی لایه‌های منعطف مثل پلاستیک‌های حساس به حرارت سخت بشه.

در نتیجه، محققان تمرکز کردن روی توسعه‌ی روش‌های نوین ساخت که بتونن دما رو کم کنن و در عین حال عملکرد بالایی داشته باشن. برای غلبه بر این مشکلات، پروفسور …

روش سنتز احتراقی برای تولید ترانزیستورهای نازک با کارایی بالا

گروه پروفسور کوان از روش «سنتز احتراقی» استفاده کرده. مثل یه پَک حرارتی که برای گرم شدن، خودش گرما تولید می‌کنه، این روش هم از گرمای تولیدشده داخل ماده، حین فرآیند مایع استفاده می‌کنه تا لایه‌های اکسیدی با کارایی بالا رو، بدون نیاز به افزایش دمای خارجی، بسازه.

این گروه تحقیقاتی از این روش برای ساخت یک ترانزیستور لایه نازک با کارایی بالا روی لایه پلاستیکی، در دمای پایین تا ۲۵۰ درجه سانتی‌گراد استفاده کردن. ترانزیستوری که اونا ساختن، هم از نظر نرمی و انعطاف‌پذیری و هم از نظر دوام، از محصولات فعلی بهتر عمل می‌کنه. این ترانزیستور حتی روی لایه‌های نازک و انعطاف‌پذیر پلاستیکی هم عملکرد الکتریکی عالی داره و توی آزمایش‌های خم‌شدن، بالای ۵۰۰۰ بار، پایداری عملکردش رو نشون داده. به عبارت دیگه، این ترانزیستور برای الکترونیک‌های انعطاف‌پذیر نسل آینده و دستگاه‌های پوشیدنی خیلی مناسبه.

پروفسور کوان از دانشکده مهندسی برق و علوم کامپیوتر می‌گه: «مواد مایع سنتی توی اتصال‌ها خیلی خوب عمل می‌کنن و با فناوری چاپ همخوانی دارن. با این حال، محدودیت‌هایی هم دارن، مثل دماهای بالایی که برای تشکیل لایه‌های نازک عالی نیاز هست. به همین خاطر، استفاده ازشون روی لایه‌های منعطف با تحمل حرارتی کم، دشواره.»

اون اضافه کرد: «نتایج این تحقیق، راه رو برای گسترش کاربردها توی زمینه‌های مختلف هموار می‌کنه، چون دمای فرآیند ساخت مواد مایع با کارایی بالا رو به شکل چشمگیری کاهش می‌ده.»

دکتر جانگ بونگ-هو به عنوان اولین نویسنده و پروفسور کوان به عنوان نویسنده مسئول این تحقیق معرفی شدن که به صورت آنلاین توی مجله npj Flexible Electronics منتشر شده. این تحقیق با حمایت وزارت علوم و فناوری اطلاعات و ارتباطات از برنامه تحقیقاتی «پیشرو فناوری همگرایی آینده» و برنامه توسعه فناوری نانو مواد انجام شده.