Une nouvelle méthode peut évoluer et simplifier la fabrication de semi-conducteurs extensibles

Les semi-conducteurs et circuits souples et élastiques pourraient faire progresser les dispositifs médicaux portables et d’autres technologies émergentes, mais l’électronique haute performance est difficile et coûteuse à fabriquer. Une équipe de recherche dirigée par Penn State prévoit de rendre le processus plus facile et moins cher grâce à une nouvelle méthode de fabrication.

Ils ont publié leur approche le 28 novembre dans Électronique naturelle.

Connu sous le nom de stratégie de micromaille induite par séparation de phase latérale (LPSM), le processus consiste à mélanger un semi-conducteur et un élastomère – ou caoutchouc – et à revêtir par centrifugation les précurseurs du mélange liquide pour fabriquer des films minces semi-conducteurs caoutchouteux. Le film enduit par centrifugation déclenche automatiquement un mécanisme appelé séparation de phase latérale, qui génère des structures de micromailles en quelques secondes.

Les matériaux en micromesh, qui ressemblent à une armure de panier, sont essentiels pour permettre l’étirement mécanique, selon Cunjiang Yu, Dorothy Quiggle Career Development Associate Professor of Engineering Science and Mechanics et professeur agrégé de génie biomédical et de science et génie des matériaux.

“Les films LPSM utilisés pour créer les semi-conducteurs extensibles promettent un transport de charge efficace simultané et une étirabilité mécanique”, a déclaré Yu.

Les chercheurs ont utilisé la méthode LPSM pour créer des semi-conducteurs de type p et de type n, dont les porteurs de charge majoritaires sont respectivement des trous et des électrons. En utilisant les deux types de semi-conducteurs, selon Yu, les chercheurs ont créé des dispositifs électroniques souples tels que des transistors, des onduleurs et des photodétecteurs qui peuvent s’étirer dans une large mesure tout en conservant leur fonctionnalité. De plus, les chercheurs ont créé un dispositif bioélectronique caoutchouteux connu sous le nom de patch épicardique et l’ont implanté chez un rongeur.

“Alors que le cœur du rat se dilatait et se contractait avec son rythme cardiaque, le patch épicardique entièrement à base de caoutchouc se déplaçait également avec lui”, a déclaré Yu. “Nous avons enregistré plusieurs canaux de lectures électrophysiologiques simultanément avec le patch. L’enregistrement sur plusieurs sites du cœur est important pour identifier les problèmes cardiaques tels que l’arythmie.”

À l’avenir, les chercheurs espèrent optimiser davantage le processus LPSM et étudier les propriétés détaillées des matériaux semi-conducteurs, selon Yu. Ils prévoient également d’utiliser le film mince semi-conducteur LPSM dans divers systèmes électroniques et fonctionnels intégrés hautes performances.