基于有机电化学晶体管的印刷机大规模集成电路生产

大规模集成电路LSI可用于为本身制造为印刷电子产品的电致变色显示器供电。

Linköping大学和RISE校园的诺尔雪平校区的研究人员首次表明，可以用100多种有机电化学晶体管印刷完整的集成电路。结果已经发表在《自然通讯》上。

“对于17年前在林雪平大学诞生的一项技术而言，这是决定性的一步。结果表明，得益于LOE有机电子实验室的基础研究与RISE应用研究之间的密切合作，我们再次领先于该领域。”有机电子教授兼LOE主任Magnus Berggren说。

“这里的优势在于我们不需要混合使用不同的制造方法：所有操作都是通过丝网印刷完成的，而且加工步骤相对较少。关键是要确保不同的层正确地放置在正确的位置，” RISE研究所的印刷电子研究员Peter Andersson Ersman说。

线宽大约为100微米的印刷电子电路也对印刷技术提出了很高的要求，在这里印刷工业的研究得到了图形业的帮助。他们开发了带有丝网的丝网印刷框架，可以印刷极细的线条。为了开发出具有适当特性的印刷油墨，还需要进行大量的研究。

许多不同的资金

Magnus Berggren告诉我们：“在过去的17年中，这项研究已经从许多不同的来源获得了资助。”

其中包括瑞典战略研究基金会，文诺娃（Vinnova）以及纳特和爱丽丝·沃伦伯格基金会（Knut and Alice Wallenberg Foundation），而近年来，欧盟通过Eureka Eurostars Prolog项目参与其中。

“采用丝网印刷的印刷电路的第一个突破来自Prolog项目。我们在2017年发布了这些结果。”彼得·安德森（Peter Andersson Ersman）说。

突破背后的一些研究人员：RISE的Peter Andersson Ersman，LiU的Simone Fabiano，Jan Strandberg和RISE的Roman Lassnig。

从那时起，至少还面临三个挑战：减小电路尺寸，提高质量，以使电路中所有晶体管工作的可能性尽可能接近100％；以及-同样重要的是，解决与硅的集成问题信号处理和与周围环境通信所需的基于电路的电路。

“主要的进步之一是我们已经能够使用印刷电路来创建与传统​​的基于硅的电子组件的接口。我们已经开发了几种基于有机电化学晶体管的印刷电路。其中之一是移位寄存器，它可以形成接口并处理基于硅的电路与其他电子组件（例如传感器和显示器）之间的接触。这意味着我们现在可以使用具有更少触点的硅芯片，这需要较小的面积，并且价格更低廉。” Magnus Berggren说。

A4上的1000个有机晶体管

用于印刷细线的油墨的发展和丝网印刷框架的改进不仅有助于小型化工艺，而且有助于实现更高的质量。

“我们现在可以在A4尺寸的塑料基板上放置1000多个有机电化学晶体管，并可以通过不同的方式将它们连接起来，以创建不同类型的印刷集成电路，”美国国家有机实验室的有机纳米电子研究负责人西蒙妮·法比亚诺有机电子。

这些大型集成电路（缩写为“ LSI”）可用于为电致变色显示器供电，该电致变色显示器本身制造为印刷电子产品，或物联网带来的在线电子世界的另一部分。

研究人员使用的材料是聚合物PEDOT：PSS，它是有机电子领域中世界上研究最深入的材料。

“这种材料在17年前就可以从市场上买到，而我们选择使用这种特殊材料是一种幸运。现在，我们在集成电路中使用与显示器相同的材料，从而可以更有效地进行打印。我们已经在Norrköping的Printed Electronics Arena上开发了完整的印刷电路流程，” Magnus Berggren说。

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参考：“基于有机电化学晶体管的全印刷大规模集成电路”，作者：Peter Andersson Ersman，Roman Lassnig，Jan Strandberg，Deyu Tu，Vahid Keshmiri，Robert Forchheimer，Simone Fabiano，GöranGustafsson和Magnus Berggren，2019年11月7日，《自然通讯》 2019年。
10.1038 / s41467-019-13079-4