Fabrication facile de circuits électroniques super flexibles de nouvelle génération

Les semi-conducteurs flexibles sont essentiels pour les futures technologies électroniques portables, mais ont été difficiles à intégrer dans des architectures complexes. Or, dans une étude récemment publiée dans Matériaux électroniques avancésdes chercheurs japonais ont mis au point un moyen simple de fabriquer des semi-conducteurs souples de haute qualité pour des circuits électriques avancés.

La technologie moderne des circuits intégrés dépend d’éléments de base connus sous le nom de circuits semi-conducteurs à oxyde métallique complémentaire (CMOS). Le silicium est le composant semi-conducteur de la technologie CMOS la plus moderne. Cependant, comme les futurs circuits CMOS doivent (par exemple) épouser la forme d’un corps ou s’intégrer dans des vêtements, de nombreux travaux se sont concentrés sur le développement de semi-conducteurs souples et flexibles à base de polymères.

Plusieurs défis techniques doivent être surmontés pour intégrer de tels semi-conducteurs, en particulier ceux de type n qui font circuler les électrons, dans les circuits CMOS. Par exemple, la préparation de structures couche par couche de haute qualité, importantes pour la fonctionnalité des dispositifs CMOS, a tendance à être plutôt lente et difficile. Résoudre ces défis est le problème que les chercheurs de l’Institut des sciences et technologies de Nara (NAIST) ont cherché à résoudre.

“Idéalement, on pourrait déposer des films polymères sur des substrats liquides pour faciliter le transfert sur tout autre substrat”, explique Manish Pandey, auteur principal. “Notre stratégie offre un contrôle supérieur sur la morphologie du film semi-conducteur résultant, qui est essentielle pour les propriétés électriques, par rapport au traitement de solution conventionnel.”

Ce travail est basé sur le transfert de film flottant unidirectionnel. En utilisant un substrat liquide qui ne dissout pas le polymère, un polymère dissous dans un solvant peut être ajouté goutte à goutte sur le substrat, d’une manière qui forme un film polymère flottant unidimensionnel. Lors de l’évaporation du solvant, les molécules de polymère s’orientent perpendiculairement à la direction longitudinale du film. Cette morphologie moléculaire optimise les propriétés électriques du film polymère. Une fois le film solidifié, on peut facilement le transférer sur un autre substrat, par exemple pour un dépôt couche par couche.

“Nous avons préparé un transistor à canal n qui ne présentait pratiquement aucune tension de seuil, ce qui est important pour maintenir l’efficacité énergétique”, explique Masakazu Nakamura, auteur principal. “En utilisant notre approche, la préparation et l’intégration de transistors à canal n et à canal p dans un seul dispositif, basé sur des semi-conducteurs flexibles, devrait être simple.”

Ce travail a réussi à préparer des films semi-conducteurs unidimensionnels à base de polymères d’une manière peu coûteuse et simple à reproduire. La méthodologie d’assemblage de films polymères des chercheurs du NAIST sera utile pour faire avancer les perspectives de l’électronique flexible et aider à trouver des substituts au silicium dans la prochaine technologie CMOS portable.

Fourni par l’Institut des sciences et technologies de Nara