Vollständig R2R-gedruckte TFTs mit hoch gereinigten halbleitenden SWCNTs?
Die Entwicklung von gedruckten TFT ist eine schwierige Technologie, da TFTs aus mehreren Schichten bestehen und sehr empfindlich auf die Eigenschaften von Grenzflächen und Folien reagieren. Hier (vom März 2021) zeigen Patrick R. L. Malenfant et al. R2R-gedruckte TFT-Folien mit guter Mobilität und geringer VT-Variabilität, selbst bei einer Druckauflage von 10 Metern!
Interessanterweise haben sich SWCNTs als eine gute Lösung für die Halbleiterschicht eines gedruckten TFTs erwiesen. SWCNTs werden als eine Mischung aus metallischen (70%) und halbleitenden (30%) Röhren gezüchtet. Da es noch keine verlässliche Methode gibt, nur halbleitende Typen zu züchten, muss man die beiden trennen. Die beste Technik basiert auf der Verwendung konjugierter Polymere, die es durch wiederholtes Zentrifugieren ermöglichen, CNTs nach Durchmesser, Chiralität und Typ zu dispergieren und somit zu trennen. Auf diese Weise erhält man hochreine, rein halbleitende SWCNT. Raymor Industries Inc. bietet solche Materialien bereits an.
Die getrennten Dispersionen sind jedoch noch keine druckbaren Tinten. Um druckbare R2R-Tinten zu formulieren, empfehlen Patrick et al. einen Ligandenaustauschprozess, um die hydrophoben Polyfluoren-Polymere (die als Teil des Trennungsprozesses um die Röhren herum zurückbleiben) durch ein hydrophileres Polymer zu ersetzen.
Im folgenden Video zeigt Patrick, dass das R2R-Drucken von TFTs mit ausgezeichneten Ergebnissen möglich ist: Die TFTs haben eine Mobilität von 0,02-3 cm2/V.s, ein On/Off-Verhältnis von 1E4 und eine Schwellenspannungsvariabilität von etwa 6-10 % über einen R2R-Drucklauf von 10 m!
Diese Technologie zeigt die technologische Realisierbarkeit von gedruckten R2R-TFTs auf der Basis von SC-SWCNT, obwohl es noch ein langer Weg ist, bis diese Technologie zu einer Produktions-/Kommerzlösung ausgereift ist.
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National Research Council Canada / Conseil national de recherches Canada [This is automatically translated from English]