Mörkt fält optiskt mikrofotografi av bläckstråletryckta droppar på a) plasmarengöras, b) orörda och c) HMDS-behandlade substrat. Skala:20 µm. d) SEM-mikrofotografi av tryckt mönster. Bild från arXiv:1111.4970v1 [cond-mat.mtrl-sci]
(PhysOrg.com) -- En grupp brittiska forskare har skapat ett grafenbläck som kan användas för att bläckstråleskriva elektroniska enheter som tunnfilmstransistorer.
Professor i nanoteknik, Andrea Ferrari, och kollegor från Engineering Department vid University of Cambridge har utvecklat en metod för att skapa ett grafenbläck som kan användas med en modifierad bläckstråleskrivare. Grafen består av ett hexagonalt gitter av kol endast en atom tjockt, och har stora fördelar jämfört med polymerbläck på grund av dess större elektronrörlighet och elektriska ledningsförmåga. Elektroniska komponenter som tunnfilmstransistorer (TFT) kan redan skapas med hjälp av bläckstråleutskrift med ferroelektriska polymerbläck, men prestandan för sådana komponenter är dålig och de är för långsamma för många tillämpningar.
Börjar med flingor av ren grafit, teamet exfolierade lager av grafen med flytande fasexfoliering (LPE), som består av sonikering av grafiten i närvaro av ett lösningsmedel, N-metylpyrrolidon (NMP). Grafenskikten ultracentrifugerades och filtrerades sedan för att avlägsna partiklar som är tillräckligt stora (> 1 μm i diameter) för att blockera bläckstråleskrivarhuvudena. Grafenflingorna användes sedan som grund för ett grafenpolymerbläck, som trycktes, använda en modifierad bläckstråleskrivare, på Si/SiO 2 substrat och det transparenta substratet borosilikatglas. Det sista steget i processen var glödgning vid hög temperatur för att avlägsna lösningsmedlet.
De demonstrerade det nya genomskinliga grafenbläcket genom att använda det för att bläckstråleskriva tunnfilmstransistorer, som de gjorde genom att trycka grafenbläcket på Si/SiO 2 oblat. De använde krom-guld-kuddar för att definiera käll- och dräneringskontakterna, och de tryckte sedan ett lager av en organisk polymer, PQT-12, överst.
Teamet uppnådde lovande resultat åtminstone jämförbara med nuvarande bläck. De uppnådde rörlighet på upp till cirka 95 cm 2 V −1 s −1 , ca 80 % transmittans och 30 kohm arkresistans. Icke-grafenpolymerbläck uppnår vanligtvis rörlighet på mindre än 0,5 cm 2 V −1 s −1 , medan tillsats av kolnanorör kan öka detta till cirka 50 cm 2 V −1 s −1 .
Resultaten bör förbättras i takt med att metoden förfinas och förbättras. Deras framgångsrika första demonstration banar väg för utvecklingen av flexibel och billig elektronik som kan tryckas på en mängd olika substrat. Enheter som skrivs ut med grafenbläck kan innefatta bärbara datorer, elektriskt papper, sensorer, elektroniska taggar, och flexibla pekskärmar.
Tidningen är tillgänglig online från arXiv.org.
© 2011 PhysOrg.com
