قطعات الکترونیکی انعطاف‌پذیر: گرمازا و انقلاب در ساخت!

توسعه فناوری جدید برای تولید قطعات الکترونیکی با دمای پایین

دانشگاه DGIST (رئیس: کون وو لی) اعلام کرد که تیم تحقیقاتی به رهبری پروفسور کوان هیوک-جون از دپارتمان مهندسی برق و علوم کامپیوتر (نویسنده اول: دکتر جانگ بونگ-هو) موفق به توسعه فناوری جدیدی برای تولید قطعات الکترونیکی با عملکرد بالا از طریق فرآیندهای مایع شده است. این فناوری می‌تواند در دماهای پایین‌تر از آنچه قبلاً ممکن بود، با استفاده از حرارت احتراق تولید شده در مواد، عمل کند.

از آنجایی که این فناوری به دماهای بالا نیاز ندارد، می‌تواند بر روی زیرلایه‌های پلاستیکی که به حرارت حساس هستند، اعمال شود. بنابراین انتظار می‌رود که به طور گسترده‌ای در دستگاه‌های الکترونیکی قابل انعطاف یا تاشو و همچنین دستگاه‌های هوشمند پوشیدنی مورد استفاده قرار گیرد. اخیراً، دستگاه‌های الکترونیکی قابل انعطاف یا نازک به بخشی از زندگی روزمره ما تبدیل شده‌اند. دستگاه‌هایی مانند ساعت‌های هوشمند، صفحه‌نمایش‌های انعطاف‌پذیر و حسگرهای پوشیدنی، راحتی و تنوع بیشتری را ارائه می‌دهند و انتظار می‌رود در آینده در زمینه‌های مختلف به کار گرفته شوند.

برای توسعه این محصولات، وجود قطعات الکترونیکی انعطاف‌پذیر اما مقاوم ضروری است. ترانزیستورهای فیلم نازک که برای ساخت الکترونیک‌های انعطاف‌پذیر حیاتی هستند، باید به شدت نازک و دقیق ساخته شوند. به‌ویژه، فرآیندهای فاز مایع که مواد پوششی را در حالت مایع اعمال می‌کنند، برای تولید انبوه با هزینه پایین مناسب هستند. با این حال، این فرآیندها به دماهای بالایی نیاز دارند تا فیلم‌های نازک با کیفیت بالا تولید کرده و بنابراین استفاده از آن‌ها بر روی زیرلایه‌های انعطاف‌پذیر مانند پلاستیک‌های حساس به حرارت دشوار می‌شود.

در نتیجه، محققان بر روی توسعه روش‌های جدید ساخت تمرکز کرده‌اند که بتوانند دما را کاهش دهند در حالی که عملکرد بالا را حفظ کنند. برای غلبه بر این محدودیت‌ها، پروفسور …

روش سنتز احتراق در تولید ترانزیستورهای نازک با عملکرد بالا

تیم پروفسور کوان از روش «سنتز احتراق» استفاده کرده است. همان‌طور که یک پک حرارتی گرمای خود را تولید می‌کند تا گرم شود، این روش از گرمای تولیدشده در داخل ماده در حین فرآیند مایع بهره می‌برد تا فیلم‌های اکسیدی با عملکرد بالا را بدون افزایش دمای خارجی تولید کند.

این تیم تحقیقاتی از این روش برای تولید یک ترانزیستور نازک‌فیلم با عملکرد بالا بر روی زیرلایه پلاستیکی در دماهای پایین تا ۲۵۰ درجه سانتی‌گراد استفاده کرده است. ترانزیستوری که آنها توسعه داده‌اند، از نظر انعطاف‌پذیری و دوام، عملکرد بهتری نسبت به محصولات موجود دارد. این ترانزیستور حتی بر روی زیرلایه‌های پلاستیکی نازک و قابل انعطاف، عملکرد الکتریکی عالی دارد و در آزمایش‌های خمشی، بیش از ۵۰۰۰ چرخه، پایداری عملکرد را نشان داده است. به عبارت دیگر، این ترانزیستور برای الکترونیک‌های انعطاف‌پذیر نسل آینده و دستگاه‌های پوشیدنی مناسب است.

پروفسور کوان از دانشکده مهندسی برق و علوم کامپیوتر می‌گوید: «مواد مایع سنتی از نظر اتصال بالا با فناوری چاپ مزایای زیادی دارند. با این حال، آنها همچنین محدودیت‌هایی دارند، مانند دماهای بالایی که برای تشکیل فیلم‌های نازک عالی نیاز است. به همین دلیل، اعمال آنها بر روی زیرلایه‌های انعطاف‌پذیر با مقاومت حرارتی پایین دشوار است.»

او افزود: «نتایج این مطالعه راه را برای گسترش کاربردها در زمینه‌های مختلف با کاهش چشمگیر دمای فرآیند مواد مایع با عملکرد بالا هموار می‌کند.»

دکتر جانگ بونگ-هو به‌عنوان نویسنده اول و پروفسور کوان به‌عنوان نویسنده مسئول این مطالعه شناخته می‌شوند که به‌صورت آنلاین در مجله npj Flexible Electronics منتشر شده است. این تحقیق با حمایت وزارت علوم و فناوری اطلاعات و ارتباطات از برنامه تحقیقاتی «پیشگام فناوری همگرایی آینده» و برنامه توسعه فناوری نانو مواد انجام شده است.