Inkjet printed microelectronic devices and circuits
Eloi Ramon i Garcia · TDX (Tesis Doctorals en Xarxa) · 2014
En els darrers anys ha anat creixent l’interes per la fabricacio de sistemes de baix cost, flexibles i sobre gran area com, per exemple, les etiquetes RFID per a identificacio de productes, les pantalles flexibles o les etiquetes intel•ligents entre d’altres. La tecnologia d’impressio electronica (Printed Electronics) s’ha posicionat com una de les tecnologies alternatives de fabricacio mes prometedores pel fet de no utilitzar tecniques fotolitografiques i de buit. Alhora, la millora en materials organics i inorganics ha provocat un increment en les prestacions dels dispositius impresos. Tot i aixo, la fabricacio de transistors organics, element clau per a construir circuits electronics d’adquisicio o processament, es veu afectada per la poca resolucio i registre entre capes de les tecnologies d’impressio actuals com inkjet o gravat. Per compensar-ho, els transistors implementats utilitzant aquestes tecnologies tenen llargades de canal molt grans i grans solapaments entre porta i font/drenador. Aquestes grans dimensions limiten les prestacions dels transistors impresos, tot i les millores obtingudes en els materials. Aquesta tesi esta enfocada en contrarestar els problemes provocats per la poca resolucio en impressio utilitzant tecniques de compensacio i noves geometries de dispositius mantenint el proces completament inkjet. Aquest treball s’enfoca en el desenvolupament de dispositius microelectronics passius i actius implementats amb maquinaria inkjet de baix cost. He enfocat el meu esforc en el disseny, la fabricacio i la caracteritzacio (electrica i morfologica) amb l’objectiu de fer possible la fabricacio de circuits integrats organics. En el marc de la tesi, s’han fabricat varis milers de transistors, capacitats i resistencies exclusivament amb tecnologia inkjet. Tots els dispositius s’han caracteritzat tant electrica com morfologicament. S’ha dut a terme un gran numero d’experiments per assegurar una fabricacio eficient, estudiar la variabilitat dels parametres i obtenir dades estadisticament significatives. La variacio en els processos de fabricacio de transistors porta a una important variabilitat en els parametres dels dispositius impresos fins ara poc estudiada. Escalabilitat, variabilitat i rendiment s’han analitzat utilitzant diferents estrategies. S’han obtingut circuits digitals amb un comportament adient, demostrant l’estat actual de la tecnologia inkjet per a integrar dispositius impresos en circuits. Aquest es un primer pas en el cami per fabricar circuits mes complexes amb tecnologia d’impressio inkjet. La quantitat de mostres fabricades amb tecnologia inkjet es pot considerar com un assoliment important i contribueix a millorar el coneixement del comportament i els origens de fallades dels dispositius organics i impresos.