Individuální křemíkové čipy ze Saska pro charakterizaci materiálu pro tištěnou elektroniku

Ojedinělé OFET substráty Fraunhofer IPMS. © Fraunhofer IPMS / Naříznuté OFET substráty od Fraunhofer IPMS. © Fraunhofer IPMS

OFET-Substrat Fraunhofer IPMS jako Wafer. © Fraunhofer IPMS / OFET-Substrate von Fraunhofer IPMS jako Wafer. © Fraunhofer IPMS

OFET-Substrat Fraunhofer IPMS v waffle packu. © Fraunhofer IPMS / OFET-substraty od Fraunhofer IPMS v waffle packu. © Fraunhofer IPMS

Jaká je výkonnost nových materiálů? Způsobí změna vlastností lepší vodivost? Na Fraunhoferově institutu pro fotonické mikrosystémy IPMS jsou vyvíjeny a vyráběny speciální křemíkové substráty. To umožňuje základní elektrickou charakterizaci materiálů, například u nového grafenového emulzního systému. Individuální návrhy umožňují měření jak polovodičových, tak vodivých materiálů.

Organické polovodiče jsou klíčové komponenty v organické elektronice a fotovoltaice. Budou použity k výrobě flexibilních elektronických zařízení a tištěných solárních článků. Typickými vlastnostmi této třídy materiálů jsou nízkoteplotní procesy a plošná depozice a strukturování různými metodami nanášení a tisku. Aktivní polovodičové materiály výrazně určují výkon celého systému. Proto je důležité mít snadno ovladatelnou a spolehlivou elektronickou charakterizaci vodivosti, mobility nosičů náboje, kontaktového odporu a poměru On/Off proudu těchto polovodičů, což je základním předpokladem pro vývoj materiálů a procesů.

Fraunhofer IPMS vyvíjí a vyrábí křemíkové substráty s jednotlivými tranzistorovými strukturami v architektuře s bottom-gate, které slouží k výrobě organických poleových tranzistorů (OFET) nebo k charakterizaci elektrických vlastností vodivých materiálů, například pro organickou fotovoltaiku.

Vedoucí projektu Thomas Stoppe vysvětluje: „V oblasti výzkumu a vývoje jsou naše substráty již zavedené v mezinárodních výzkumných institucích. Nyní chceme více zaměřit na zákaznická řešení a kontinuálně rozvíjet technologii, abychom mohli lépe vyhovět požadavkům průmyslových partnerů. Obzvláště v oblasti organické elektroniky existuje rychle rostoucí trh a naše substráty umožňují cílené, jednoduché a reprodukovatelné měření elektrických vlastností polovodičů a vodivých materiálů.“

Možnosti charakterizace materiálů byly demonstrovány na základě nejnovějších výsledků, například analýzy komerčního grafenového emulzního systému. Tyto výsledky budou představeny na konferenci iCampus-Cottbus iCCC2024 v květnu 2024 v Cottbusu a následně publikovány v odborném časopise Journal of Sensors and Sensor Systems.

Od 9. do 12. dubna budou vyvinuté čipy představeny na odborném veletrhu „analytica“ v Mnichově. Zájemci o jejich použití mají možnost navázat kontakt s experty na stánku A3.407 Fraunhofer IPMS. Předem si mohou domluvit schůzky na veletrhu prostřednictvím webových stránek Fraunhofer IPMS.

Výhody substrátů Fraunhofer IPMS

Přístup k existující mikrosystémové technologii Fraunhofer IPMS přináší klíčové výhody, včetně vysoce přesné a reprodukovatelné výroby čipů a flexibilního přizpůsobení technologie individuálním potřebám cílové aplikace. Je možné kombinovat různé materiály a provádět zákaznické úpravy struktur elektrod nebo tlouštěk dielektrik. To umožňuje výrobu vysoce kvalitních brzdových oxidů s tloušťkami vrstev od 28 nm do 320 nm, což vede k extrémně nízkým únikům proudu v bráně, až do nižších pA, a tím k velmi přesným měřením. Pro zkoumání vlivů depozičního procesu jsou plánovány různé orientace tranzistorových struktur.

Výroba probíhá v čistém prostředí na křemíkových waferech s termickým oxidem křemičitým (SiO2). Patentovaná vrstva z indium-oxid-zinečnatého (ITO) slouží jako adhezní vrstva pro zlato, což zvyšuje spolehlivost, přesnost a reprodukovatelnost a umožňuje použití těchto substrátů pro rozsáhlou kontrolu kvality v malých i velkých chemických firmách.