Исследователи из Великобритании, Китая и Италии разработали чернила для печати гибких транзисторов и других полупроводниковых приборов на промышленных струйных принтерах при комнатной температуре и давлении. Ученые считают, что за счет того, что такими чернилами можно печатать на разных подложках, в том числе и тканях, технологию можно использовать для создания носимой электроники. Статья опубликована в журнале Nature Communications.

Практически все производимые сегодня носимые устройства, хотя и имеют гибкие элементы, основаны на жесткой электронике. Но ученые занимаются разработкой технологий, которые позволят создавать полностью гибкие, и за счет этого более удобные устройства. Одной из самых сложных задач в этом направлении является создание гибких полупроводниковых компонентов, на которых основана вся современнная электроника.

Ученые разработали технологию, которая позволяет создавать элементы, основанные на гибких гетеропереходах с использованием уже существующего оборудования. Для этого они разработали специальный состав чернил для промышленных струйных принтеров. Они состоят из хлопьев из графена и гексагонального нитрида бора толщиной в 15 и 24 слоя соответственно. Средний размер хлопьев составляет примерно 120 нанометров для графена и 500 для нитрида бора.

Схема печати полевого транзистора. Carey et al. / Nature Communications, 2017

Исследователи напечатали с помощью таких чернил и промышленного струйного принтера несколько базовых полупроводниковых приборов. К примеру, они создали полевой тразистор, в котором электроды были напечатаны из серебра, канал графеновыми чернилами, а отделяющий затвор диэлектрик чернилами из нитрида бора. Также они создали полевой транзистор с электродами из проводящего полимера PEDOT:PSS, инвертор, позволяющий преобразовывать переменный ток в постоянный, а также ячейку энергозависимой памяти.

Напечатанный инвертор тока. Carey et al. / Nature Communications, 2017

Одно из важных свойств представленной технологии заключается в том, что исследователи показали возможность печатать таким образом не только на жестких подложках, но и на гибких полимерах и даже ткани, на которую для этого необходимо нанести небольшой слой полимера. Ученые заявляют, что такие устройства выдерживают растяжение до 4 процентов, а также 20 погружений в деионизированную воду.

Недавно другая группа ученых разработала технологию создания гибких модулей памяти на разных подложках, к примеру, полимерах или даже бумаге.

Автор: Григорий Копиев