Une équipe de chercheurs de l'Institut de recherche scientifique et industrielle "SANKEN" de l'université d'Osaka et de Joanneum Research a réussi à régler avec précision les propriétés électroniques d'un polymère organique en l'exposant à la lumière UV. Leurs travaux, intitulés "Heterogeneous Functional Dielectric Patterns for Charge-Carrier Modulation in Ultraflexible Organic Integrated Circuits", peuvent contribuer à la commercialisation de l'électronique flexible utilisée dans le suivi médical et le traitement des données.
"Si les circuits intégrés à l'intérieur de votre smartphone sont assez impressionnants, il leur manque certaines caractéristiques importantes. Comme les composants électroniques sont à base de silicium, ils sont très rigides, à la fois au sens littéral d'être inflexibles et de posséder des propriétés chimiques qui ne sont pas facilement modifiables. Les dispositifs plus récents, notamment les écrans OLED, sont fabriqués à partir de molécules organiques à base de carbone dont les propriétés chimiques peuvent être réglées par les scientifiques pour produire les circuits les plus efficaces. Cependant, le contrôle des caractéristiques des transistors organiques nécessite généralement l'intégration de structures complexes composées de divers matériaux. L'équipe a utilisé la lumière UV pour modifier avec précision la structure chimique d'un polymère diélectrique appelé PNDPE. La lumière brise des liaisons spécifiques dans le polymère, qui peut alors se réarranger en de nouvelles versions, ou créer des liaisons transversales entre les brins. Plus la lumière est allumée longtemps, plus le polymère est modifié. En utilisant un masque d'ombre, la lumière UV est appliquée uniquement aux zones souhaitées, ce qui permet de régler le comportement du circuit. Cette méthode permet de modeler des transistors ayant la tension de seuil souhaitée avec une haute résolution spatiale en utilisant un seul matériau".
"Cette étude a démontré la formation du HFDP avec l'utilisation du PNDPE comme diélectrique de grille polymère ultrafin pour moduler le comportement des porteurs de charge. Les HFDP sont obtenus avec une haute résolution de moins de 18 µm. Avec la modulation des porteurs de charge via le réarrangement photo-Fries dans les diélectriques de grille PNDPE, le Vth des transistors à base de PNDPE a été contrôlé de manière programmable sur une large gamme de -1,5 à +0,2 V à une tension opérationnelle de 2 V, indiquant que les transistors à enrichissement et à appauvrissement sont fabriqués de manière arbitraire. Le Vth modulé est resté inchangé sur une période de 140 jours pendant le test d'exposition aux LED et sous une durée de polarisation de 1800 s. La modulation des porteurs de charge a été réalisée en contrôlant les pièges de type accepteur. Le PNDPE forme des diélectriques de grille denses et uniformes grâce à la polymérisation catalytique par métathèse à ouverture de cycle, ce qui permet d'obtenir des films de PNDPE ultraminces d'une épaisseur de 14 nm. Le transistor présente également une grande flexibilité mécanique, ses caractéristiques ne variant pas de manière significative, même avec un rayon de courbure de 0,3 mm."
"À l'avenir, nous pourrions voir des versions intelligentes de presque tout, des flacons de médicaments aux gilets de sécurité". Pour répondre aux besoins de calcul de l'"Internet des objets", il faudra très probablement des solutions électroniques flexibles", explique l'auteur principal, Tsuyoshi Sekitani. Cette technologie peut notamment être appliquée à des méthodes de fabrication d'appareils de santé portables ultra-légers. "O
Sources
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