Исследователи из Института фундаментальных наук (IBS), Южная Корея, разработали инновационную технологию сухой трансферной печати для гибких электронных устройств. Исследование опубликовано в Nature Materials .

Этот метод, возглавляемый профессором Ким Дэ Хёном, доктором Ли Санкю (Центр исследований наночастиц IBS) и профессором Ким Джихуном (Пусанский университет), позволяет передавать высококачественные электронные материалы без повреждений, что является значительным достижением. в поле.

Обычно высококачественные электронные материалы синтезируются и обрабатываются при высоких температурах для достижения необходимых кристаллических структур и электрических свойств. Однако эти высокие температуры затрудняют обработку таких материалов непосредственно на гибких или растягивающихся подложках.

Для создания гибких/растягивающихся устройств электроника должна быть «перепечатана» с твердой подложки на мягкую. Существующие технологии трансферной печати имеют проблемы, такие как использование токсичных химикатов и возможные механические повреждения во время процесса переноса.

Для решения этой проблемы были разработаны различные методы, такие как лазерные или термические процессы и расслаивание в воде. Однако эти методы требуют дорогостоящего оборудования, требуют дополнительной постобработки или ограничены конкретными средами. Также сложно использовать традиционную трансферную печать для высококачественных электронных материалов , которые требуют высокотемпературной обработки для формирования кристаллических структур.

Чтобы преодолеть эти проблемы, исследовательская группа разработала безвредный метод сухой трансферной печати, который контролирует напряжение в тонких пленках . Этот новый метод позволяет без повреждения переносить тонкие пленки металлов и оксидов, обработанные при высоких температурах, на гибкие подложки.

Регулируя параметры распыления, команда контролировала тип и величину напряжения внутри тонкой пленки. Они создали двухслойные структуры с различными напряжениями, чтобы максимизировать градиент напряжений, и приложили дополнительное растягивающее напряжение за счет внешней деформации изгиба. Этот процесс максимизирует скорость высвобождения энергии деформации, обеспечивая надежное расслоение за счет превышения прочности на границе раздела между тонкой пленкой и подложкой.

«Наш метод переноса позволяет избежать токсичных веществ , сводит к минимуму повреждение устройства и устраняет необходимость последующей обработки, что приводит к сокращению времени переноса», — сказал доктор Шин Юнсу, первый соавтор. «Он может передавать как большие площади, так и микромасштабные узоры, что делает его очень универсальным».

Команда продемонстрировала, что большие градиенты напряжений внутри тонких пленок приводят к большим изгибающим моментам, заставляя их скручиваться и превращаться из двумерной (2D) тонкой пленки в трехмерную (3D) структуру. Конфигурацию 3D-структур можно регулировать с помощью рисунка клеевого слоя во время трансферной печати, что позволяет проектировать и изготавливать желаемые структуры, отвечающие различным требованиям.

Доктор Ли Сангкю, один из авторов-корреспондентов, подчеркнул: «Ключом к этому исследованию является разработка безвредной технологии сухой трансферной печати, контролирующей только свойства материала, в отличие от предыдущих исследований». Он добавил: «Мы планируем продолжить исследование изготовления различных 3D-устройств, используя технологию для преобразования 2D-тонких пленок в 3D-структуры, помимо простых 2D-гибких аккумуляторных устройств, продемонстрированных в статье».

«Технология трансферной печати находит применение в таких областях, как гибкая электроника, оптоэлектроника, биоэлектроника и энергетические устройства. Наш метод предлагает значительные преимущества для производства функциональных тонкопленочных 2D и 3D структур высокой плотности без повреждений, что значительно способствует разработке новых высокопроизводительных электронные устройства», — отметил профессор Ким Дэ Хён.