Eletrônica

Transistores impressos com tintas de nanocristais

Transistores são impressos usando tintas de nanocristais
Cada transístor é construído aplicando quatro tintas sucessivas, cada uma com uma característica específica. [Imagem: University of Pennsylvania]

Transistores por impressão 3D

Os transistores que compõem toda a eletrônica e a computação são tradicionalmente feitos escavando-se pastilhas de silício, em um processo de várias etapas e condições "agressivas" conhecido como fotolitografia.

Mas parece que é possível fabricar transistores e outros componentes elétricos usando apenas tinta e a temperatura ambiente.

De fato, Ji-Hyuk Choi, da Universidade da Pensilvânia, fabricou um transístor totalmente funcional por impressão, depositando camadas sequenciais de tintas cujo componente principal são nanocristais dos materiais semicondutores necessários para fazer o transístor funcionar.

Como o transístor foi impresso sobre um material plástico flexível a temperatura ambiente, a técnica poderá eventualmente ser automatizada em equipamentos de fabricação aditiva, ou impressão 3D.

Tintas de nanocristais

O princípio da técnica é simples: nanocristais aproximadamente esféricos de materiais com as qualidades elétricas necessárias para um transístor são dispersas em um líquido, criando as tintas de nanocristais. A seguir, basta aplicar as tintas na ordem correta.

A equipe desenvolveu quatro tintas: uma condutora, feita de prata, uma isolante, feita de óxido de alumínio, uma tinta semicondutora, feita de seleneto de cádmio e, finalmente, uma tinta condutora combinada com um dopante, feita de prata e índio - "dopar" a camada semicondutora do transístor com impurezas selecionadas controla se o componente transmite uma corrente negativa ou uma corrente positiva.

Transistores são impressos usando tintas de nanocristais
Protótipo dos transistores impressos, mostrando a viabilidade de fabricação de múltiplos componentes ao mesmo tempo. [Imagem: Universidade da Pensilvânia]

"Estes materiais são coloides, assim como a tinta em sua impressora jato de tinta. A questão era saber se poderíamos colocá-los em uma superfície de tal forma que eles trabalhassem juntos para formar transistores funcionais," disse a professora Cherie Kagan, coordenadora da equipe.

Fabricação aditiva de eletrônicos

Tudo deu certo assim que a equipe aprimorou a técnica para que a próxima camada de tinta não estragasse a anterior. "Nós tivemos que tratar as superfícies dos nanocristais, tanto quando eles estão em solução como depois que são depositados, para nos certificarmos de que eles têm as propriedades elétricas corretas e que se unem na configuração que queremos," contou Kagan.

"Fabricar transistores em grandes áreas e a temperaturas mais baixas tem sido o objetivo para uma classe emergente de tecnologias, quando as pessoas pensam da Internet das Coisas, eletrônica flexível e dispositivos portáteis," disse Kagan. "Nós não desenvolvemos todos os aspectos necessários para que possam ser impressos ainda, mas como esses materiais são todos baseados em soluções, eles demonstram como esta classe de materiais é promissora e prepara o terreno para a fabricação aditiva [de componentes eletrônicos]".

Bibliografia:

Exploiting the colloidal nanocrystal library to construct electronic devices
Ji-Hyuk Choi, HanWang, Soong Ju Oh, Taejong Paik, Pil Sung Jo, Jinwoo Sung, Xingchen Ye, Tianshuo Zhao, Benjamin T. Diroll, Christopher B.Murray, Cherie R. Kagan
Science
Vol.: 352 ISSUE 6282 205-208
DOI: 10.1126/science.aad0371




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