Инженеры-электрики из Университета Дьюка недавно продемонстрировали способность печатать полнофункциональную и перерабатываемую электронику в субмикронном масштабе, технологический прорыв, который имеет глубокие последствия для индустрии электронных дисплеев и ее воздействия на окружающую среду. Ожидается, что исследование, опубликованное в журнале Nature Electronics, придаст новый импульс росту американской обрабатывающей промышленности в этой области.

Аарон Франклин, выдающийся профессор факультета электротехники и компьютерной инженерии и химии Университета Дьюка, сказал: «Нам нужны трансформационные технологии». Он подчеркнул, что транзисторы на основе углерода, напечатанные новым процессом, не только полностью перерабатываются, но и имеют перспективные характеристики, сопоставимые с отраслевыми стандартами.

Электронные дисплеи широко используются в различных отраслях промышленности, но процесс производства оказывает значительное влияние на окружающую среду Традиционные методы производят значительные выбросы парниковых газов и энергопотребление, а также низкие коэффициенты восстановления электроники. Лаборатории Франклина ранее разрабатывали перерабатываемую печатную электронику, но ограничивались размерами печати. На этот раз они сотрудничали с Hummink Technologies, чтобы преодолеть размерный барьер с помощью машины «высокоточной капиллярной печати».

Исследовательская группа использовала три типа чернил на основе углерода, которые легко печатаются на жестких и гибких подложках. Эти чернила похожи на те, которые Франклин изучал ранее, но характеристики жидкости были скорректированы для адаптации принтеров Hummink. В ходе демонстрации новая комбинация чернил и аппаратного обеспечения успешно распечатала признаки длиной в десятки микрон с крошечными зазорами субмикронного размера, которые составляют длину канала тонкопленочного транзистора на основе углерода и улучшают электрические характеристики.

Франклин считает, что, хотя такие транзисторы не заменит высокопроизводительные компьютерные чипы, они могут быть конкурентоспособными на других рынках. В частности, в области цифровых дисплеев производительность новых печатных TFT приблизилась к уровню, необходимому для OLED-дисплеев. Кроме того, процесс печати требует меньше энергии и низких выбросов парниковых газов, что дает значительные экологические преимущества.