利用合成材料制造的印刷微电子组件提供了轻薄、可挠曲的好处,而且能够以更具成本效益且节能的方式进行生产,广泛地应用在柔性显示器与触控屏幕、发光薄膜、RFID标签以及太阳能电池。
有机电子可望作为传统硅晶的替代技术,造就一个具发展前景的未来。如今,利用有机发光二极管(OLED)制造的柔性显示器和发光壁纸正迅速发展中。
慕尼黑工业大学(Technische Universitat Munchen;TUM)的物理学家在一项国际性的合作计划中证实,超薄聚合物电极可利用印刷的方式制造出来,而且还能成功地改善印刷薄膜的电气特性。
更棘手的挑战是必须在可挠性导电层之间进行接触。在一般情况下,通常使用以结晶氧化铟锡制造的电子触点。然而,这种结构存在许多缺点:氧化物比其上的聚合物层更易碎,因而可能限制电池的可挠性。此外,在制造过程中还会消耗大量的能量。最后,铟是一种数量非常有限的稀有元素。
就在几个月前,美国加州罗伦斯柏克莱国家实验室(Lawrence Berkeley National Laboratory;LBNL)的研究人员首次成功地在印刷过程中观察到有机太阳能电池活性层中的聚合物分子交叉链接。Muller-Buschbaum的团队与加州的研究人员们开始合作,利用这项技术,提高了聚合物电子组件的特性。
研究人员利用在柏克莱国家实验室同步进行研究时所产生的X射线辐射。X射线被引导至新印刷的合成层并逐渐扩散。分子在印刷薄膜固化过程中的安排与方向,可以从扩散模式的变化来决定。
我们在研究工作中发现,这是有史以来第一次在物理化学工艺条件下的微小变化对于迭层的集结与特性带来明显的影响。”例如,Claudia M. Palumbiny表示,“添加具有高沸点的溶剂提高了合成材料组成的偏析,从而改善了传导分子的结晶。分子之间的距离缩小,同时提高了导电率。”
“由于X射线辐射极其密集,让我们得以实现一个非常高的时间分辨率,”Claudia M. Palumbiny表示。这位远从慕尼黑工业大学来的物理学家在加州柏克莱的实验室中研究有机电子组成中排序并选择传送电荷载子的“阻障层”。如今,慕尼黑工业大学的研究团队与美国的研究人员们已经联手在《先进材料》(Advanced Materials)期刊中发表了这项研究结果。