Transistores orgânicos ultracompactos produzidos por autoenrolamento de nanomembranas
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Data
2018-12-04
Autores
Torikai, Kleyton
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Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Resumo
In the recent years, the organic electronics’ commercial viability and competitiveness became apparent, integrating a diversity of technologies, e.g., OLED flexible displays, large-area solar panels and biocompatible and wearable devices. The manufacturing of electronic devices with organic materials aims at exploiting inherent characteristics— mechanical flexibility, low processing temperatures and the potential of boosting and tailoring specific properties through chemical synthesis. However, there’s still a gap between the well-established inorganic and the organic electronics concerning applications on rugged electronics, since the organic semiconductors (OSCs) are very susceptible to harsh conditions, e.g., exposition to UV radiation and gases. In this sense, recent advances on strained nanomembrane (NM) technology has shown enormous potential in the manufacturing of hybrid ultracompact devices in a novel organic thin-film transistor (OTFT) architecture. Through traditional microfabrication techniques—photolithography, thin-film deposition—OTFTs were fabricated on top of strained NMs, which promotes a reshaping of the devices into a 3D tubular architecture when released from the substrate. This process promotes a reduction in about 90% of the footprint area while protecting the OSC in the active area in between the multiple device windings. Therefore, the OTFTs have been endowed with new proprieties without loss of electric performance, while enduring hundreds of mechanical compression cycles and showing increased resilience against UV radiation and hazardous vapors, such as ammonia. Finally, to validate this novel OTFT architecture, this strategy has been shown to be valid for different OSCs and can be used to manufacture electronic circuits through the association of multiple devices, such as the inverter reported in this study.
A eletrônica orgânica mostrou-se comercialmente viável e competitiva, já sendo integrada em diversas tecnologias, e.g., displays flexíveis de OLED, painéis solares de grande área, dispositivos biocompatíveis/vestíveis, entre outras. A utilização de materiais orgânicos na fabricação de dispositivos eletrônicos explora vantagens como: flexibilidade mecânica, baixas temperaturas de processamento e possibilidade de se implementar melhorias e ajustes por meio de sínteses químicas. Entretanto, a eletrônica inorgânica já bem estabelecida ainda se destaca na área da eletrônica robusta, uma vez que os semicondutores orgânicos (OSCs) são bastante suscetíveis a condições mais extremas, como exposição a gases e radiação. Nesse sentido, a tecnologia de nanomembranas autoenroladas (NM) tem mostrado, nos últimos anos, um grande potencial na fabricação de dispositivos híbridos ultracompactos em uma arquitetura inédita para transistores orgânicos de filmes finos (OTFTs). A partir das técnicas tradicionais de microfabricação—fotolitografia, deposição de filmes finos—fabricou-se OTFTs sobre NMs que, uma vez liberadas do substrato através da remoção sistemática de uma camada de sacrifício, remodelam os dispositivos em uma arquitetura tubular tridimensional, reduzindo a área ocupada em aproximadamente 90% e protegendo os OSCs da área ativa do OTFT entre as múltiplas voltas das NMs. Assim, mostrou-se que a arquitetura confere novas propriedades aos OTFTs sem prejudicar as propriedades elétricas, suportando centenas de ciclos de compressão mecânica e mostrando-se resistentes a radiação ultravioleta e a vapores agressivos, como a amônia. Por fim, para validar a arquitetura de OTFT inédita, mostra-se que a estratégia utilizada é válida para diferentes OSCs e pode ser utilizada na fabricação de circuitos eletrônicos mais complexos a partir da associação de múltiplos dispositivos, como o inversor aqui apresentado.
A eletrônica orgânica mostrou-se comercialmente viável e competitiva, já sendo integrada em diversas tecnologias, e.g., displays flexíveis de OLED, painéis solares de grande área, dispositivos biocompatíveis/vestíveis, entre outras. A utilização de materiais orgânicos na fabricação de dispositivos eletrônicos explora vantagens como: flexibilidade mecânica, baixas temperaturas de processamento e possibilidade de se implementar melhorias e ajustes por meio de sínteses químicas. Entretanto, a eletrônica inorgânica já bem estabelecida ainda se destaca na área da eletrônica robusta, uma vez que os semicondutores orgânicos (OSCs) são bastante suscetíveis a condições mais extremas, como exposição a gases e radiação. Nesse sentido, a tecnologia de nanomembranas autoenroladas (NM) tem mostrado, nos últimos anos, um grande potencial na fabricação de dispositivos híbridos ultracompactos em uma arquitetura inédita para transistores orgânicos de filmes finos (OTFTs). A partir das técnicas tradicionais de microfabricação—fotolitografia, deposição de filmes finos—fabricou-se OTFTs sobre NMs que, uma vez liberadas do substrato através da remoção sistemática de uma camada de sacrifício, remodelam os dispositivos em uma arquitetura tubular tridimensional, reduzindo a área ocupada em aproximadamente 90% e protegendo os OSCs da área ativa do OTFT entre as múltiplas voltas das NMs. Assim, mostrou-se que a arquitetura confere novas propriedades aos OTFTs sem prejudicar as propriedades elétricas, suportando centenas de ciclos de compressão mecânica e mostrando-se resistentes a radiação ultravioleta e a vapores agressivos, como a amônia. Por fim, para validar a arquitetura de OTFT inédita, mostra-se que a estratégia utilizada é válida para diferentes OSCs e pode ser utilizada na fabricação de circuitos eletrônicos mais complexos a partir da associação de múltiplos dispositivos, como o inversor aqui apresentado.
Descrição
Palavras-chave
Eletrônica orgânica, Nanomembrana autoenrolada, Transistor orgânico, Microfabricação, Dispositivos eletrônicos, Eletrônica robusta, Organic electronics, Rolled-up nanomembrane, Organic transistor, Microfabrication, Electronic devices, Rugged electronics