totalmente jato de tinta

May 24, 2023

Scientific Reports volume 12, Número do artigo: 10887 (2022) Citar este artigo

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Detalhes das métricas

Em relação às técnicas de processamento convencionais baseadas em vácuo, a impressão a jato de tinta permite a fabricação de elementos eletrônicos básicos, como transistores e diodos. Apresentamos os circuitos eletrônicos flexíveis totalmente impressos a jato de tinta, incluindo inversor de tensão orgânico que pode funcionar como porta lógica NOT. Para tanto foram formuladas as composições de tintas especiais para preparação da camada dielétrica de porta contendo poli(4-vinilfenol) e da camada semicondutora poli[2,5-(2-octildodecil)-3,6-dicetopirrolopirrol-alt-5,5 -(2,5-di(tien-2-il)tieno [3,2-b]tiofeno)]. Um semicondutor de poli (3-hexiltiofeno) fotoxidado impresso foi usado como a camada ativa dos resistores. A operação dos inversores impressos e portas lógicas NOT foi analisada com base nas características de tensão-corrente DC dos dispositivos. A resistência dos dispositivos ao ar atmosférico também foi testada. Amostras não encapsuladas armazenadas por três anos em condições ambientais. Seguido de recozimento para remover a umidade mostrou parâmetros elétricos inalterados em comparação com amostras recém-impressas.

A impressão a jato de tinta é um dos métodos mais promissores de fabricação de dispositivos eletrônicos orgânicos. Como o padrão impresso pode ser alterado facilmente, esse método é perfeitamente adequado para desenvolver protótipos e pequenos dispositivos eletrônicos internos. Da mesma forma que as impressoras 3D, as impressoras a jato de tinta podem ser usadas para fabricar eletrônicos orgânicos em escala industrial, mas também em residências e oficinas para preparar pequenos projetos eletrônicos. A impressão a jato de tinta não requer altas temperaturas, vácuo, litografia ou outros métodos subtrativos caros1. Além disso, os elementos eletrônicos podem ser produzidos em folhas flexíveis e transparentes2,3. Primeiro, porém, a fórmula da tinta e os parâmetros de impressão devem ser otimizados4,5,6.

Transistores de filme fino orgânicos totalmente impressos a jato de tinta (OTFT) foram fabricados por muitos anos7,8,9,10,11,12. Normalmente, os parâmetros elétricos dos OTFTs impressos são geralmente piores do que os dos transistores produzidos por técnicas convencionais. No entanto, o principal problema com a estabilidade a longo prazo ao longo do tempo permanece sem solução13,14. Isso ocorre porque a impressão a jato de tinta fornece menos controle sobre a morfologia e a sofisticação do material do filme15. Esses problemas devem ser resolvidos no laboratório antes que a comercialização e a implementação prática da impressão a jato de tinta possam prosseguir em aplicações industriais e domésticas. A impressão de dispositivos eletrônicos mais complicados requer pesquisas muito precisas sobre o processo de impressão de camadas nas superfícies de camadas previamente impressas5,16,17.

Um dos elementos eletrônicos mais simples que podem desempenhar uma função lógica útil é um inversor de tensão operando como porta NÃO lógica. As portas lógicas totalmente impressas a jato de tinta podem ser produzidas em duas configurações: em circuitos com um par complementar de transistores tipo p e tipo n operando simultaneamente18, ou em uma configuração unipolar onde um transistor e um resistor trabalham em um único inversor de tensão. Um transistor com uma porta e eletrodos de fonte em curto é freqüentemente usado como um resistor19,20. Na maioria das pesquisas anteriores sobre portas lógicas impressas, a impressão foi usada para aplicar apenas uma camada ou algumas das camadas - por exemplo, eletrodos e semicondutores. Outras camadas, como um dielétrico, foram depositadas por outros métodos. A camada semicondutora é geralmente impressa com tintas disponíveis comercialmente baseadas em semicondutores orgânicos ou nanotubos de carbono18,21,22. Dispositivos totalmente impressos a jato de tinta ainda são raros, e uma das principais razões é que a tecnologia de impressão a jato de tinta ainda é insuficientemente dominada. Existem relativamente poucos relatos na literatura de portas NOT em que todos os componentes, como eletrodos, caminhos condutores de corrente e camadas dielétricas e semicondutoras, foram fabricados inteiramente usando a técnica de impressão a jato de tinta. Portas lógicas totalmente impressas com camadas de semicondutores aplicadas a um substrato por impressão a jato de tinta com uma solução TIPS-pentaceno são descritas nas Refs.18,23. Os resistores nas portas lógicas foram obtidos conectando-se a porta e os eletrodos fonte dos transistores. Para que tais portas lógicas funcionem adequadamente, sua resistência deve ser muito maior que a resistência do canal no estado ligado e muito menor que a resistência do transistor no estado desligado. Alguns relatórios mostram que é difícil imprimir resistores com alta resistência. Jung et al.24 descreveram as propriedades de resistores fabricados por impressão a jato de tinta usando uma mistura de poli(3,4-etileno-1,4-dioxitiofeno) e poliestireno sulfonado denominado PEDOT:PSS. Os resistores foram impressos na forma de uma linha PEDOT:PSS conectando dois eletrodos de prata. Isso foi conseguido reduzindo a concentração do polímero e aumentando o espaçamento entre as gotas na camada impressa (baixa espessura). A impressão de várias camadas umas sobre as outras permitiu uma ligeira diminuição na resistência do resistor resultante. Essas estratégias permitiram ajustar sua resistência de acordo com os requisitos.