Biegsame Elektronik mit aufgedruckten Kristallen

Für rollbare Displays und in Textilien integrierte Elektronik brauchen Entwickler flexible Transistoren und Schaltkreise. Neue Druckverfahren können das Problem lösen.

Aufgedruckte Schaltkreise
Aufgedruckte Schaltkreise

Stanford (USA) - Bis heute kommen erste Prototypen bei weitem nicht an die Leistungsfähigkeit starrer Siliziumchips heran. Doch ein Druckverfahren, das nun amerikanische Forscher entwickelt haben, könnte die günstige Massenfertigung von Mikrometer feinen Elektronikelementen ermöglichen. Ihre Ergebnisse präsentieren sie in der Zeitschrift "Nature".

"Diese Arbeit zeigt zum ersten Mal, wie einzelne, organische Kristalle über eine große Fläche ohne aufwändige Handarbeit verteilt werden können", sagt Zhenan Bao von der Standford University. Im Unterschied zu den Belichtungs- und Ätztechniken der Chiphersteller konnten die Forscher die halbleitenden Strukturen über ein einfaches Druckverfahren positionieren. Dazu fertigten sie einen Stempel aus dem Kunststoff Polydimethylsiloxan. Diesen benetzten sie mit einer Chemikalie (Octadecyltriethoxysilan), die entsprechend der Stempelstrukturen auf einer flexiblen Oberfläche verteilt werden konnte. Diese aufgedruckten Bereiche wirken als Andockstellen für das halbleitende, organische Material. Aus der Dampfphase heraus wuchsen genau an diesen Stellen kleine Kristalle, die die Grundlage für elektronische Schaltkreise legen.

In ersten Versuchen wuchsen so Einkristalle auf nur 49 Quadratmikrometer kleinen Abschnitten. Diese Auflösung reicht beispielsweise für die Steuerelektronik von Bildpunkten für hochauflösende, biegsame Flachbildschirme aus. Wann diese Technik jedoch industriell genutzt werden könnte, konnten die Forscher noch nicht abschätzen.

In Deutschland konzentriert sich unter anderem die Firma PolyIC auf die Entwicklung von gedruckten und flexiblen Schaltkreisen. Eine zentrale Anwendung sieht die Firma in der Massenproduktion von billigen Funkchips (RFID) für die Logistikbranche.