Indywidualne układy krzemowe z Saksonii do charakteryzacji materiałów dla elektroniki drukowanej

Pojedyncze podłoża OFET od Fraunhofer IPMS. © Fraunhofer IPMS / Pokrojone podłoża OFET od Fraunhofer IPMS. © Fraunhofer IPMS

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

OFET-Substrat des Fraunhofer IPMS im Waffle-Pack. © Fraunhofer IPMS / Substrate OFET vom Fraunhofer IPMS im Waffle-Pack. © Fraunhofer IPMS

Jak wydajne są nowe materiały? Czy zmiana właściwości prowadzi do lepszej przewodności? W Instytucie Fraunhofer dla Mikrosystemów Fotonicznych IPMS opracowywane i produkowane są przeznaczone do tego podłoża z krzemu. Umożliwia to podstawową elektryczną charakterystykę materiałów, takich jak na przykład nowatorska emulsja grafenowa. Indywidualne projekty pozwalają na pomiar zarówno półprzewodników, jak i materiałów przewodzących.

Organiczne półprzewodniki są kluczowymi komponentami w elektronice organicznej i fotowoltaice. Będą wykorzystywane do produkcji elastycznych urządzeń elektronicznych i drukowanych ogniw słonecznych. Typowe dla tej klasy materiałów są procesy niskotemperaturowe oraz szerokościowe osadzanie i strukturyzacja za pomocą różnych metod powlekania i druku. Aktywne materiały półprzewodnikowe w znacznym stopniu decydują o wydajności całego systemu. Dlatego podstawowa, niezawodna i łatwa w obsłudze elektroniczna charakterystyka przewodności, mobilności nośników ładunku, oporu kontaktowego oraz stosunku prądu On/Off tych półprzewodników jest niezbędnym warunkiem dla deweloperów materiałów i procesów.

Fraunhofer IPMS opracowuje i produkuje podłoża z krzemu z pojedynczymi strukturami tranzystorów w architekturze bottom-gate, które służą do produkcji organicznych tranzystorów polowych (OFET) lub do charakterystyki elektrycznych parametrów materiałów przewodzących, np. dla organicznej fotowoltaiki.

Kierownik projektu Thomas Stoppe wyjaśnia: „W dziedzinie badań i rozwoju nasze podłoża są już ustabilizowane w międzynarodowych instytucjach badawczych. Chcemy teraz coraz bardziej skupić się na rozwiązaniach dostosowanych do potrzeb klienta i nieustannie rozwijamy technologię, aby jeszcze lepiej odpowiadać wymaganiom partnerów przemysłowych. Szczególnie w dziedzinie elektroniki organicznej istnieje dynamicznie rozwijający się rynek, a nasze podłoża umożliwiają celowe, proste i powtarzalne pomiary właściwości elektrycznych półprzewodników i materiałów przewodzących.”

Możliwości charakteryzacji materiałów zostały zaprezentowane na podstawie najnowszych wyników, takich jak badanie komercyjnej emulsji grafenowej. Wyniki te zostaną przedstawione na konferencji iCampus-Cottbus iCCC2024 w maju 2024 roku w Cottbus i opublikowane w czasopiśmie Journal of Sensors and Sensor Systems.

Już od 9 do 12 kwietnia wyprodukowane układy zostaną zaprezentowane na targach „analytica” w Monachium. Zainteresowani użytkownicy będą mieli możliwość rozmowy z ekspertami na stoisku A3.407 Fraunhofer IPMS. Wcześniej można umówić się na spotkanie na targach poprzez stronę internetową Fraunhofer IPMS.

Zalety podłoży Fraunhofer IPMS

Dostęp do istniejącej technologii mikrosystemowej Fraunhofer IPMS zapewnia kluczowe korzyści, w tym wysokoprecyzyjne i powtarzalne wytwarzanie układów oraz elastyczne dostosowanie technologii do indywidualnych potrzeb docelowej aplikacji. Możliwe są różne kombinacje materiałów i dostosowania klienta, takie jak struktury elektrod czy grubości dielektryków. Pozwala to na uzyskanie wysokiej jakości tlenków bramki o grubości od 28 nm do 320 nm, co skutkuje ekstremalnie niskimi przerwami bramki do poziomu pA i prowadzi do bardzo precyzyjnych pomiarów. Aby zbadać wpływ procesu osadzania, przewidziano różne orientacje struktur tranzystorów.

Produkcja odbywa się w czystym pomieszczeniu na waflach krzemowych z termicznym dwutlenkiem krzemu (SiO2). Patentowana warstwa tlenku indu i cyny (ITO) pełni funkcję warstwy adhezyjnej złota, co poprawia niezawodność, precyzję i powtarzalność, umożliwiając szerokie zastosowanie tych podłoży do kompleksowej kontroli jakości w małych i dużych firmach chemicznych.