Egyedi szilícium-chipek Szászországból az anyagtulajdonságok jellemzésére nyomtatott elektronika számára

Egyedi OFET-alaplapok a Fraunhofer IPMS-től. © Fraunhofer IPMS / Vágott OFET-alaplapok a Fraunhofer IPMS-től. © Fraunhofer IPMS

OFET-Substrat des Fraunhofer IPMS als Wafer. © Fraunhofer IPMS / OFET-Substrate vom Fraunhofer IPMS als Wafer. © Fraunhofer IPMS

OFET-alapanyag a Fraunhofer IPMS-től a Waffle-Pack-ben. © Fraunhofer IPMS / OFET-alapanyagok a Fraunhofer IPMS-től egy Waffle-Pack-ben. © Fraunhofer IPMS

Milyen teljesítményűek az új anyagok? Egy anyagtulajdonságok változása vezet jobb vezetőképességhez? A Fraunhofer Fotonikai Mikroszisztémák Intézetében (IPMS) kifejlesztett és gyártott szilícium-alapú hordozók segítségével lehetőség nyílik az alapvető elektromos anyagtulajdonságok jellemzésére, például egy új típusú grafén-emulzió esetében. Egyedi tervezések lehetővé teszik mind szigetelő, mind vezető anyagok mérését.

A szerves félvezetők kulcsfontosságú komponensek a szerves elektronika és a fotovoltaika területén. Rugalmas elektronikus eszközök és nyomtatott napelemek gyártására használják őket. Jellemző ezekre az anyagokra az alacsony hőmérsékletű folyamatok, valamint a nagy felületi bevonás és szerkezetalkotás különböző bevonási és nyomtatási eljárásokkal. Az aktív félvezető anyagok jelentősen befolyásolják az egész rendszer teljesítményét. Ezért az egyszerűen kezelhető és megbízható elektronikus jellemzés, mint a vezetőképesség, töltéshordozó mobilitás, kontaktus ellenállás és az On-/Off-áram aránya, alapvető feltétele az anyag- és folyamatfejlesztők számára.

A Fraunhofer IPMS szilícium-alapú hordozókat fejleszt és gyárt, amelyekben egyedi tranzisztorstruktúrák találhatók alulról működő kapuszerkezetekkel, és amelyeket szerves mezőeffektus tranzisztorok (OFET-ek) gyártására vagy elektromos anyagtulajdonságok jellemzésére használnak, például a szerves fotovoltaikában.

Thomas Stoppe projektvezető így magyarázza: „Az F&E területén a mi hordozóink már nemzetközi kutatóintézeteknél is elterjedtek. Most szeretnénk egyre inkább a megrendelői igényekhez igazított megoldásokra fókuszálni, és folyamatosan fejlesztjük a technológiát, hogy még inkább kielégíthessük ipari partnereink igényeit. Különösen a szerves elektronika területén egy gyorsan növekvő piac létezik, és a mi hordozóink lehetővé teszik a vezető anyagok és félvezetők elektromos tulajdonságainak célzott, egyszerű és reprodukálható mérését.”

A legújabb eredmények, például egy kereskedelmi grafén-emulzió vizsgálata, bemutatják az anyagtulajdonságok jellemzésének lehetőségeit. Ezek az eredmények a 2024 májusában Cottbusban megrendezett iCampus-Cottbus Conference iCCC2024 konferencián kerülnek bemutatásra, majd a Journal of Sensors and Sensor Systems szaklapban lesznek publikálva.

Az általunk kifejlesztett chipeket már április 9. és 12. között bemutatják az „analytica” szakkiállításon Münchenben. Az érdeklődő felhasználók a Fraunhofer IPMS standján, az A3.407-es standnál lehetőségük lesz szakértőkkel beszélgetni. Ehhez előzetesen időpontokat lehet egyeztetni a Fraunhofer IPMS weboldalán.

A Fraunhofer IPMS hordozóinak előnyei

A Fraunhofer IPMS meglévő mikroszisztéma-technológiájának hozzáférése döntő előnyöket kínál, többek között a chipek rendkívül pontos és reprodukálható gyártását, valamint a technológia rugalmas alkalmazkodását a célalkalmazás egyedi igényeihez. Így különböző anyagkombinációk és ügyfél-specifikus elektróda-struktúrák vagy dielektrikum vastagságok is megvalósíthatók. Ez lehetővé teszi 28 nm-től 320 nm-ig terjedő rétegvastagságú magas minőségű kapuoxidok előállítását, amelyek rendkívül alacsony kapu-áram szivárgással, akár a pA tartományban, így rendkívül pontos mérésekhez vezetnek. A bevonási folyamat hatásainak vizsgálatához különböző orientációkban készülnek a tranzisztorstruktúrák.

A gyártás tisztatérben történik szilíciumlapkákon, amelyekre hőkezelt szilícium-dioxid (SiO2) van felvitt. Egy szabadalmaztatott indium-tin-oxid (ITO) réteg szolgál arany tapadási rétegként, ez növeli a megbízhatóságot, precizitást és reprodukálhatóságot, és lehetővé teszi ezen hordozók alkalmazását a minőségbiztosításban kis- és nagyvállalatok számára.