Läpimurto nanotulostuksen teknologiassa

Hong Kongin yliopiston (HKU) sähkö- ja elektroniikkatekniikan laitoksen professori Leo Tianshuo Zhaon johtama tutkimusryhmä on kehittänyt maailman pienimmät kokonaan tulostetut infrapunavalon ilmaisimet. Ne ovat toteutettu innovatiivisella huoneenlämmössä toimivalla nanotulostuksella.

Lähi-infrapunateknologia (NIR) on välttämätön sovelluksissa, kuten autonomisissa järjestelmissä, biolääketieteellisessä tunnistuksessa ja nopeassa optisessa tietoliikenteessä.

Perinteinen piipohjainen CMOS-teknologia ei kuitenkaan pysty suoraan havaitsemaan NIR-aallonpituuksia. Nykyiset ratkaisut perustuvat kalliisiin prosesseihin infrapunasäteilyä absorboivien materiaalien kasvattamiseksi ja niiden kiinnittämiseksi piipiireihin, mikä on monimutkaista ja rajoittaa antureiden pienentämistä.

Tämän haasteen ratkaisemiseksi professori Zhaon tutkimusryhmä on kehittänyt uudenlaisen nanotulostusalustan.

Monipuolinen nanotulostusalusta kokoaa liuosfaasissa olevia kolloidisia nanokiteitä (NC) ja muokkaa niiden ominaisuuksia in situ, mikä mahdollistaa edistyneiden optoelektronisten komponenttirakenteiden tuottamisen.

Tutkimus, joka tehtiin yhteistyössä professori Ji Tae Kimin kanssa Korean edistyneestä tiede- ja teknologiainstituutista (KAIST), on merkittävä askel eteenpäin elektronisten laitteiden integroinnissa käytettävässä korkean resoluution, monikerrostulostuksessa.

Käyttämällä sähköhydrodynaamista tulostusta (EHDP) yhdistettynä pintakemialliseen käsittelyyn, tiimi saavutti ennennäkemättömän tarkkuuden – tulostamalla jopa 70 nanometrin kapeita hopeananokideviivoja ja luomalla tiheitä kalvoja, joiden johtavuus on verrattavissa irtohopeaan, kaikki tämä ilman korkean lämpötilan käsittelyä.

Merkittävintä on, että tutkijat esittelivät ensimmäistä kertaa alle 10 mikrometrin paksuisia kokonaisuudessaan tulostuksella toteutettuja infrapunafotodiodeja.

"Tämä tehokas työkalu avaa uusia mahdollisuuksia painetulle elektroniikalle ja heterogeeniselle integroinnille. Kolloidiset nanokiteet, jotka syntetisoitiin jo 30 vuotta sitten, ovat osoittaneet suurta potentiaalia perustutkimuksessa mutta rajallinen piirirakenteiden valmistus ja integrointi piiteknologioihin ovat haitanneet niiden laajempia sovelluksia optoelektroniikassa.

Tämän artikkelin pääkirjoittaja, herra Zhixuan Zhao, selitti asiaa tarkemmin: "Verrattuna olemassa oleviin tekniikoihin, jotka vaativat jälkisintrausta, tämä innovaatio tuo mukanaan huoneenlämmössä tapahtuvan kemiallisen käsittelyn välittömästi painatuksen jälkeen, mikä mahdollistaa korkean johtavuuden ja mukautettavat materiaaliominaisuudet vahingoittamatta herkkiä materiaaleja tai alustoja."

Aiheesta aiemmin:

Syviä kaivantoja 3D-tulostuksella RF-komponenteille

Metalinsseillä tehostetut infrapuna-anturit