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Investigadores fabrican circuitos de baja tensión flexibles utilizando nanocristales

Los circuitos electrónicos están típicamente integrados en obleas de silicio rígidos, pero la flexibilidad abre una amplia gama de aplicaciones. En un mundo donde la electrónica son cada vez más generalizada, la flexibilidad es una característica muy deseable, pero la búsqueda de materiales con la combinación correcta de rendimiento y coste de fabricación sigue siendo un desafío.

Ahora, un equipo de investigadores de la Universidad de Pennsylvania ha demostrado que las partículas a nanoescala, o nanocristales, del semiconductor seleniuro de cadmio puede ser “impreso” o “recubiertos” en plástico flexible.

La investigación fue dirigida por David Kim, un estudiante de doctorado en el Departamento de Ciencia de los Materiales e Ingeniería en la Escuela de Pensilvania de Ingeniería y Ciencias Aplicadas; Yuming Lai, un estudiante de doctorado en el Departamento de la Escuela de Ingeniería de Ingeniería Eléctrica y de Sistemas y profesor Cherie Kagan, que tiene citas en ambos departamentos, así como en la Escuela de Artes y Ciencias de la Química. Benjamin Diroll, estudiante de doctorado en química, y Penn e integra los conocimientos el profesor Christopher Murray de Ciencia de los Materiales y de la Química también ha colaborado en la investigación.

Su trabajo fue publicado en la revista Nature Communications. “Tenemos un marco de actuación en el silicio amorfo, que es el material que se ejecuta la pantalla en su computadora portátil, entre otros dispositivos”, dijo Kagan. “Aquí, mostramos que estos dispositivos de nanocristales de seleniuro de cadmio puede mover electrones 22 veces más rápido que en el silicio amorfo.” Además de la velocidad. Mientras que el silicio amorfo utiliza un proceso que opera a varios cientos de grados, los nanocristales de seleniuro se puede depositar a temperatura ambiente y recocidas a temperaturas suaves, abriendo la posibilidad de utilizar bases plástico más flexible.

Debido a que los nanocristales se dispersan en una tinta como líquido, múltiples tipos de técnicas de deposición se puede utilizar para hacer circuitos. En su estudio, los investigadores utilizaron spincoating, donde la fuerza centrífuga empuja una capa delgada de la solución sobre una superficie, pero los nanocristales se podría aplicar a través de inmersión, pulverización o impresión por chorro de tinta también. En una hoja de plástico flexible, una capa inferior de electrodos fue modelado usando una máscara de sombra-esencialmente una plantilla-para marcar un nivel del circuito. Los investigadores utilizaron la plantilla para definir las regiones pequeñas de los conducto de oro para hacer las conexiones eléctricas a los niveles superiores que forman el circuito. Una capa aislante de óxido de aluminio se introdujo y una capa de 30-nanómetros de nanocristales se revistió de la solución. Finalmente, los electrodos en el nivel superior se depositan a través de máscaras de sombra para formar finalmente los circuitos.

Con la combinación de flexibilidad, procesos de fabricación relativamente sencillos y los requisitos de bajo consumo de energía, estos circuitos de nanocristales de seleniuro de cadmio podría allanar el camino para nuevos tipos de dispositivos y sensores ubicuos, que podrían tener aplicaciones biomédicas o de seguridad.

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