فیلم‌های اکسید فلزی نازک که در دمای اتاق چاپ می‌شوند، می‌توانند تکنولوژی نمایشگرها را تغییر دهند
دانشمندان برای کاربردهایی مانند صفحه‌نمایش تلفن همراه و مانیتورهای کامپیوتر، یک اکسید رسانای شفاف را از طریق یک روش چاپی تازه توسعه داده‌اند.
در یک مطالعه جدید که توسط پژوهشگران دانشگاه ایالتی کارولینای شمالی، دانشگاه علم و فناوری پوهانگ (POSTECH)، مؤسسه ملی علم و فناوری اولسان و دانشگاه واترلو انجام شد، نوعی فیلم اکسید فلزی در دمای اتاق ابداع شد.
دانشمندان تکنیک جدیدی را نشان دادند که می‌توان فیلم‌های نازک اکسید فلزی را در دمای اتاق چاپ کرد. این فیلم‌ها شفاف، انعطاف‌پذیر و بسیار رسانا هستند و می‌توانند در دماهای بالا کار کنند.
فلزات مایع کمک به ساخت فیلم‌های نازک اکسید فلزی
روش چاپ شامل استفاده از فلزات مایع برای رسوب‌گذاری لایه‌های اکسید فلزی بر روی سطوح است که مدارهایی مقاوم و چندکاره ایجاد می‌کند.
مایکل دیکی، استاد مهندسی شیمی و بیومولکولار در دانشگاه NC State به Interesting Engineering گفت که شفافیت در فیلم‌های اکسید فلزی برای برخی کاربردها مانند صفحه‌نمایش تلفن همراه و مانیتورهای کامپیوتر که به الکترود نیاز دارند، حیاتی است.
«الکترودها باعث حساسیت لمسی تلفن همراه شما می‌شوند و همچنین می‌توانند پیکسل‌های نور را در یک مانیتور یا تلویزیون کنترل کنند. در این مورد، اکسید باید شفاف باشد تا نور (از صفحه‌نمایش به چشمان شما) عبور کند»، او گفت.
به اهمیت توسعه جدید اشاره کرد و گفت که نازکی این ماده فیلم را انعطاف‌پذیر می‌کند.
«فیلم ما بسیار نازک است - تنها 4 نانومتر. بنابراین، می‌تواند بدون شکستگی خم یا تا شود»، دیکی گفت.
«اکسیدها خواص مکانیکی مانند شیشه دارند.... بدیهی است که یک تکه ضخیم شیشه (مانند پنجره خانه شما) اگر خم شود، می‌شکند. اما مال ما می‌تواند خم شود زیرا نازک است. ما فکر می‌کنیم این ممکن است کاربردهای جدیدی برای این مواد باز کند (به عنوان مثال، الکترونیک انعطاف‌پذیر). ما موفق شدیم فیلم را روی یک برگ قرار دهیم، به عنوان مثال.
جالب است که پژوهشگران دریافتند اکسید در دماهای بالا پایدار است که به این معنی است که فیلم‌های اکسید فلزی می‌توانند در دماهای بالا استفاده شوند، اما همچنین به این معنی است که باید برای مدت‌های طولانی در شرایط محیطی پایدار باشند.
«در واقع، این به معنی این است که فیلم‌ها بادوام هستند و ممکن است برای کاربردها در دماهای بالا مفید باشند (هیچ کاربرد خاصی به ذهن نمی‌آید، اما می‌توانید حسگرها یا الکترونیک‌هایی که در محیط‌های شدید عمل می‌کنند را تصور کنید)،» دیکی اضافه کرد.
ایجاد مدارهای شفاف و انعطاف‌پذیر
با وجود این که این فیلم‌های نازک اکسید فلزی بسیار رسانا هستند و خواص فلزی دارند، سطح بالایی از شفافیت خود را حفظ می‌کنند.
این موضوع آنها را به ویژه برای کاربردهایی که هم رسانایی و هم شفافیت ضروری است، مانند صفحه‌های لمسی و تکنولوژی نمایشگرها ارزشمند می‌کند.
روش‌های متداول برای ساخت اکسید فلزی برای الکترونیک وقت‌گیر، پرهزینه و نیازمند دماهای بالا هستند.
با این حال، روش جدید یک رویکرد کارآمدتر ارائه می‌دهد که فیلم‌های اکسید فلزی را در دمای اتاق ایجاد و رسوب می‌دهد، و تولید مدارهای شفاف و انعطاف‌پذیر را ممکن می‌سازد.
اکنون تیم دانشمندان امیدوارند این تکنولوژی چاپ را به مواد دیگر گسترش دهند. دیکی توضیح داد که فلز مایع برای چاپ استفاده شد. به عنوان مثال، برای چاپ اکسید آلومینیوم، معمولاً انتظار دارید که آلومینیوم ذوب شود، که نیاز به دماهای بسیار بالا دارد.
در فرایند جدید، تیم نشان دادند که اگر تنها مقدار کمی آلومینیوم به گالیم (یک فلز با نقطه ذوب پایین) اضافه شود، امکان چاپ اکسید آلومینیوم در نزدیکی دمای اتاق وجود دارد.
«با الهام از این نتایج، ما علاقه‌مند به بررسی مواد دیگر با استفاده از این تکنیک و مطالعه خواص فیلم‌های حاصل هستیم»، استاد گفت.
مطالعه امروز [15 آگوست 2024] در ژورنال - Science منتشر شد.
