超薄有機(jī)電子元件成功印刷，有望取代傳統(tǒng)材料

　　利用合成材料制造的印刷微電子元件提供了輕薄、可撓曲的好處，而且能夠以更具成本效益且節(jié)能的方式進(jìn)行生產(chǎn)，廣泛地應(yīng)用在軟性顯示器與觸控螢?zāi)弧l(fā)光薄膜、RFID標(biāo)簽以及太陽(yáng)能電池。

　　有機(jī)電子可望作為傳統(tǒng)矽晶的替代技術(shù)，造就一個(gè)具發(fā)展前景的未來(lái)。如今，利用有機(jī)發(fā)光二極體（OLED）制造的軟性顯示器和發(fā)光壁紙正迅速發(fā)展中。

　　慕尼黑工業(yè)大學(xué)（Technische Universitat Munchen；TUM）的物理學(xué)家在一項(xiàng)國(guó)際性的合作計(jì)劃中證實(shí)，超薄聚合物電極可利用印刷的方式制造出來(lái)，而且還能成功地改善印刷薄膜的電氣特性。

　　研究人員仔細(xì)觀察以導(dǎo)電聚合物制造的透明薄膜電極；這種導(dǎo)電聚合物是在可撓性基板上印刷出來(lái)的。

　　然而，為了制造出產(chǎn)業(yè)級(jí)的元件，半導(dǎo)體或絕緣層（比人的發(fā)絲更輕薄1千倍）必須能以預(yù)先定義的順序印刷在載體薄膜上?！斑@是一個(gè)非常復(fù)雜的過(guò)程，必須充份地瞭解其細(xì)節(jié)，才能實(shí)現(xiàn)量身打造的客制化應(yīng)用，”慕尼黑工業(yè)大學(xué)機(jī)能材料系主任Peter Muller-Buschbaum解釋。

　　更棘手的挑戰(zhàn)是必須在可撓性導(dǎo)電層之間進(jìn)行接觸。在一般情況下，通常使用以結(jié)晶氧化銦錫制造的電子觸點(diǎn)。然而，這種結(jié)構(gòu)存在許多缺點(diǎn)：氧化物比其上的聚合物層更易碎，因而可能限制電池的可撓性。此外，在制造過(guò)程中還會(huì)消耗大量的能量。最后，銦是一種數(shù)量非常有限的稀有元素。

　　就在幾個(gè)月前，美國(guó)加州羅倫斯柏克萊國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（Lawrence Berkeley National Laboratory；LBNL）的研究人員首次成功地在印刷過(guò)程中觀察到有機(jī)太陽(yáng)能電池活性層中的聚合物分子交叉鏈接。Muller- Buschbaum的團(tuán)隊(duì)與加州的研究人員們開(kāi)始合作，利用這項(xiàng)技術(shù)，提高了聚合物電子元件的特性。

　　基于導(dǎo)電聚合物的有機(jī)電子市場(chǎng)發(fā)展前景樂(lè)觀。

　　研究人員利用在柏克萊國(guó)家實(shí)驗(yàn)室同步進(jìn)行研究時(shí)所產(chǎn)生的X射線輻射。X射線被引導(dǎo)至新印刷的合成層并逐漸擴(kuò)散。分子在印刷薄膜固化過(guò)程中的安排與方向，可以從擴(kuò)散模式的變化來(lái)決定。

　　“由于X射線輻射極其密集，讓我們得以實(shí)現(xiàn)一個(gè)非常高的時(shí)間解析度，”Claudia M. Palumbiny表示。這位遠(yuǎn)從慕尼黑工業(yè)大學(xué)來(lái)的物理學(xué)家在加州柏克萊的實(shí)驗(yàn)室中研究有機(jī)電子組成中排序并選擇傳送電荷載子的“阻障層”。如今，慕尼黑工業(yè)大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)與美國(guó)的研究人員們已經(jīng)聯(lián)手在《先進(jìn)材料》（Advanced Materials）期刊中發(fā)表了這項(xiàng)研究結(jié)果。

　　“我們?cè)谘芯抗ぷ髦邪l(fā)現(xiàn)，這是有史以來(lái)第一次在物理化學(xué)制程條件下的微小變化對(duì)于疊層的集結(jié)與特性帶來(lái)明顯的影響?！崩?，Claudia M. Palumbiny表示，“添加具有高沸點(diǎn)的溶劑提高了合成材料組成的偏析，從而改善了傳導(dǎo)分子的結(jié)晶。分子之間的距離縮小，同時(shí)提高了導(dǎo)電率。

　　可印刷有機(jī)電子的印表機(jī)。

　　透過(guò)這種方式，可以使穩(wěn)定度和電導(dǎo)性提高到讓材料不僅可被部署為一種阻障層的程度，甚至還能作為透明的電接觸。這可用于取代易碎的氧化銦錫層。Palumbiny解釋，“最終，這意味著所有的疊層都可利用相同的制程進(jìn)行生產(chǎn)，從而為制造商帶來(lái)極大的好處。”

　　為了實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)，TUM的研究人員希望持續(xù)研究并進(jìn)一步最佳化電極材料，將這些研究結(jié)果與知識(shí)提供給業(yè)界。“如今我們已經(jīng)形成了推動(dòng)材料發(fā)展以及進(jìn)一步研究的基礎(chǔ)，未來(lái)這些都將用于業(yè)界廠商，”Muller-Buschbaum教授表示。

　　這項(xiàng)研究是由歐洲理工大學(xué)聯(lián)盟《光電介面科學(xué)》（ISPV）的綠色科技（GreenTech Initiative）計(jì)劃、TUM的國(guó)際科學(xué)與工程研究所（IGSSE），以及卓越集團(tuán)（Cluster of Excellence）慕尼黑奈米系統(tǒng)計(jì)劃（NIM）所贊助支持。并獲得來(lái)自巴伐利亞國(guó)際博士課程“奈米生物技術(shù)”（IDK-NBT）與奈米科學(xué)中心 （CENS）的精英網(wǎng)路（Elite Network）、以及美國(guó)能源部（DoE）先進(jìn)能源研究中心贊助“基于聚合物材料的太陽(yáng)能采集”（PHaSE）計(jì)劃的進(jìn)一步支持。此外，該研究的部份工作是在美國(guó)能源部基礎(chǔ)能源科學(xué)辦公室支持的先進(jìn)光源計(jì)劃中進(jìn)行。