Электронные системы, разработанные для выполнения относительно несложных функций, например, мониторинга температуры на упаковке йогурта, не должны иметь высокую стоимость: здесь могут пригодиться преимущества технологии печати электронных элементов. Современные ученые заинтересованы в развитии этой технологической области

В последнее время бурное развитие технологий отразилось и на телевизорах: еще несколько лет назад громоздкие телевизионные приемники были обычными предметами в наших квартирах, а теперь экраны стали настолько легкими и плоскими, что они без труда закрепляются на стене. Детальное же рассмотрение устройства этих приспособлений обнаружит весьма тонкие проводящие элементы и транзисторы, которые регулируют электрические сигналы, подаваемые на пиксели экранов.

Архитектура электронных устройств, о которой идет речь, создается слой за слоем, обычно с применением метода фотолитографии. На специально подготовленную поверхность (очищенную и выровненную с наноразмерным разрешением) производится осаждение материалов: субстрата и фоторезиста, которые затем подвергаются воздействию света в присутствии маски-фотошаблона, рисунок которой позволяет «засвечивать» лишь определенные участки подложки. В результате экспозиции «засвеченный» фоторезист изменяет свои свойства, например, становится растворимым; его удаляют, а затем методом травления удаляют с открытых участков субстрат, оставляя на подложке лишь сохраненный незасвеченным фоторезистом рисунок.

Однако существует крупный недостаток описанного процесса: большая часть осаждаемых материалов (которая затем удаляется путем травления) не используется. Целью любого производства является сокращение стоимости и используемых в технологии ресурсов, поэтому актуальной задачей для ученых стала разработка метода, в котором материал наносится только на участки, которые непосредственно формируют рисунок.

Технология печатаемой электроники уже разработана для задач нанесения полимерных проводящих материалов. Однако их электрические свойства уступают свойствам неорганических аналогов. В полимерах перенос заряда происходит более медленно, что отражается, например, более короткой зоной проводимости в напечатанных чипах радиочастотной идентификации (Radio Frequency IDentification, RFID tag) в сравнении с классическими электронными схемами. Кроме того, полимеры более чувствительны к воздействию влаги и ультрафиолета.

Ученые из Фраунгоферовского Института Интегральных Систем систем и Технологии Полупроводниковых Приборов (Fraunhofer Institute of Integrated Systems and Device Technology IISB, Erlangen) подготовили к запуску технологическую линию, с помощью которой можно печатать неорганические электронные компоненты, подавая материал для осаждения по такому же принципу, как работают офисные принтеры. «Мы разработали чернила, состоящие из наночастиц, с добавлением стабилизатора для улучшения качества обработки и предотвращения агрегирования», – рассказывает руководитель исследовательской группы Майкл Дженк (Michael Jank).

Наночернила уже прошли первые технологические испытания, и, по словам Дженка, они смогут появиться в составе устройств, выполняющих простые функции уже в течение года. «Мы ожидаем, что стоимость продукции на основе нашей разработки станет ниже примерно в 2 раза по сравнению с продукцией, в которой для относительно простых целей используются кремниевые электронные аналоги», – комментирует Дженк. – Печатаемые чипы радиочастотной идентификации (RFID tag) должны стать достаточно дешевыми для того, чтобы их можно было разместить на упаковке недорогих продуктов, например йогурта, где эти элементы помогли бы контролировать температуру и прочие данные о хранении и транспортировке товаров.

Мария Костюкова