Araştırmacılar, Esnek Elektronik Alanında Önemli Atılımlar Yapmaya Hazırlanıyor

Araştırmacılar, Esnek Elektronik Alanında Önemli Atılımlar Yapmaya Hazırlanıyor. Elektronik cihazların temel bileşenlerinden olan yarıiletkenler yaşamlarımızı birçok açıdan geliştirdi. Cep telefonlarından, çamaşır makinelerine ve otomobilere, gelişmekte olan hemen hemen tüm modern cihazlara yerleştirilen aydınlatma, ekranlar, güneş modülleri ve mikroişlemcilerde bulunabilirler. Araştırmacılar, cihazları daha iyi işlevsellik ve enerji verimliliği ile yenilemek için, özellikle çevre dostu prosesleri kullanarak verimli materyalleri üretmek için daha iyi yollar arıyorlar.

Organik karbon bazlı yarıiletkenlerden yapılmış plastik veya organik elektronikler, bazı uygulamalar türleri için cazip olan, esnek, hafif, geniş alanlı ve ek üretime sahip cihazlar sağlayabilen böyle bir teknoloji grubudur.

Bununla birlikte, yüksek performanslı cihazlar yapmak için, azami akımın elektrot ve yarı iletken tabakalar arasında her iki yönde akmasına izin vermek için düşük elektrik dirençleri olan iyi ohmik kontaklar gerekir. Son zamanlarda Singapur Ulusal Üniversitesi’nden (NUS) bir grup bilim adamı, organik ışık yayan diyotlar, güneş pilleri ve transistörler de dahil olmak üzere plastik elektronikte üstün performans sağlamak için benzeri görülmemiş ohmik temas sağlayabilen iletken polimer filmlerini başarıyla geliştirdiler. Araştırma bulguları yakın tarihte Nature dergisinde yayınlandı.

Bu araştırmacıların keşfettikleri genel olarak ohmik temasların yapılması için arzu edilen aşırı çalışma işlevlerine sahip polimer filmleri tasarlayabilmektir. Çalışma fonksiyonu, bir elektronun film yüzeyinden vakuma serbest bırakılması için gereken minimum enerji miktarını belirtir. Araştırmacılar, düşük maliyeti çözeltilerden işlenebilen filmler için şu an 5.8 elektron volt kadar yüksek ve 3.0 elektron volt kadar düşük çalışma fonksiyonlarına erişebildiklerini gösterdiler.

Cihaz araştırma ekibini yöneten NUS Fen Fakültesi Fizik Bölümü’nden kıdemli araştırma görevlisi Dr. Png Rui-Qi “Bu tür malzemeleri tasarlamak için, bağlı iyonik gruplara sahip katkılı iletken polimerler kavramını geliştirdik, Katkılı hareketli yüklerin (elektronlar ve hücre) karşı dengeleyici iyonları kimyasal olarak bağlandığı için dışarı atılamaz” “Sonuç olarak, bu iletken polimerler aşırı çalışma işlevlerine rağmen istikrarlı kalabiliyorlar ve istenen ohmik temasları sağlayabiliyorlar” diyor.

Bu çalışma, NUS Fen Fakültesi Kimya Bölümü’nden Doçent Chua Lay-Lay’ın, fizik bölümünde Doçent Peter Ho’nun liderliğindeki fizik ekibi tarafından yürütülen malzeme kimyası ekibiyle yapılan bir çalışmanın sonucudur.

Doç. Dr. Chua, “Kimyagerlerin ve fizikçilerin yakın işbirliğiyle bu yeniliği mümkün kıldı. Şimdi bu teknolojiyi daha da geliştirmek için endüstriyel ortağımızla ( Sumitomo Chemica ) birlikte çalışıyoruz” dedi.

Kaynak : phys

İlk Kez Doğru Elektronik Özelliklere Sahip, Yarı İletken, Esnek Bir Polimer Oluşturuldu

İlk Kez Doğru Elektronik Özelliklere Sahip, Yarı İletken, Esnek Bir Polimer OluşturulduAraştırmacılar, ilk kez, transistörlerde aktif bir rol oynayacak doğru elektronik özelliklere sahip, esnek bir polimer oluşturdu. Dahası, polimer zarar gördüğünde iyileşebiliyor. Yeni polimer, sıvı kristal ekran piksellerini kontrol eden transistör dizilerinde kullanılan malzeme olan amorf silisyum ile eşit elektronik bir performansa sahiptir. Ve bu elektriksel performansı orijinal boyutunu iki katına kadar gererek bile korur (Nature 2016, DOI: 10.1038 / nature20102).

Gerilebilir elektroniğinin geliştirilmesine yönelik birkaç yaklaşım var, Stanford Üniversitesi‘nden Kimya Mühendisi olan Zhenan Bao ve grubu bu polimeri geliştirdi. Bunu yapmanın bir yolu yarı iletken ince parçaları, silikon gibi sert malzemelerin lastikli bir materyal üzerine yapıştırılması ve serpantin metal tellerle birleştirmesidir.

Esnek elektronik üretmenin diğer bir yolu da kendiliğinden esneyen elektronik malzemeleri kullanmaktır. Bu yöntem yepyeni malzemeler geliştirmek için daha fazla çalışma gerektirse de, daha iyi mekanik stabilite ve daha kolay üretim vaat ediyor. Bao, yalıtkandan iletken-transistörün yarı iletkeninin kalbine kadar gerilimli polimerlerden oluşan baskı katmanları ile üretilen devreler, sensörler ve ekranların daha ucuz olabileceğini belirtti.

“Esnek bir yarı iletken polimer yapmak zordu”

ilk-kez-dogru-elektronik-ozelliklere-sahip-yari-iletken-esnek-bir-polimer-olusturuldu1Bao, durumu “Esneyebilir malzemeler için tipik tasarım kuralı onları daha yumuşak ve daha az kristal yapmaktır” diye açıklıyor. Fakat iyi bir yarıiletken olmak için bir polimerin tipik olarak oldukça kristalize yapıda ve sert olması gerekir; bu da bu malzemelerin çatlamaya eğilimli olduğu anlamına gelir.

Stanford grubu bu karşıtlığı iki şekilde çözdü. Birçok karbon-karbon ikili bağlarını kristalize polimer ve sert hale getiren, diketopirolopirol birimleri veya DPP içeren bir polimerle işe başladılar. Biraz daha akışkan hale getirmek için, DPP’nin elektronik özelliklerinden ödün vermeksizin % 5-10’a kadar ikame ederek daha az çift bağ içeren versiyonlar yaptı.

Daha sonra ekip, hidrojen bağları oluşturabilen daha elastik bir polimer parçalarını 2,6-piridin dikarboksamit ile birleştirdi. Böylelikle polimer gerildiğinde, bu bağlar kırarak mekanik enerjiyi emer. Bağlar, stres serbest bıraktığında yeniden düzenlenir.

Urbana-Champaign Illinois Üniversitesi‘nden materyal bilimcisi ve MC10’un kurucusu John Rogers, “Esnek mekanik ve etkili yük taşımacılığı genellikle birlikte gitmiyor” diyor. Bu çalışmada, Bao’nun grubu “her iki özelliği de tek bir materyalde yakalayacak gibi görünen zekice kimyasal maddeler” geliştirdi. diyor.

Los Angeles Kaliforniya Üniversitesi’nde gerilebilir elektronik alanında çalışan Qibing Pei ise, “gerilebilir polimer iletkenleri ve izolatörler zaten mevcuttu. “Temel zorluk, özünde gerilebilir bir yarı iletken sentezlemek olmuştur.” Şimdi, ekliyor: Bao’nun grubu bunu kırdı gibi görünüyor” diyor.

Kaynak : ACS