Organic complementary logic and analog circuits
Giorgio Dell’Erba · 2016
Lo sviluppo tecnologico degli ultimi 50 anni ha portato ad applicazioni sensazionali che hanno radicalmente modificato lo stile di vita di gran parte della popolazione mondiale. Questo trend non accenna a fermarsi o rallentare, con scoperte continue che potrebbero modificare notevolmente il modo con cui interagiamo con la tecnologia. Una di queste tecnologia rivoluzionare e l'elettronica organica e, nello specifico, l'elettronica stampata. Questa potrebbe permettere la realizzazione di applicazioni elettroniche flessibili e a basso costo, su larga area e, potenzialmente, su qualsiasi substrato. Le applicazioni principali sono display flessibili, sistemi integrati per sensing distribuito e indossabile e superficie interattive, con campi d'applicazione che vanno dall'automazione alla biomedica e dalla diagnostica industriale alla sicurezza. Uno dei principali problemi dell'elettronica stampata, e la necessita di avere dispositivi elettronici robusti. Decenni di sviluppo dell'elettronica in silicio hanno portato a scegliere architetture basate su transistori complementari per la loro elevata robustezza, basso consumo di potenza e immunita alle variazioni di segnale. Tuttavia, in elettronica stampata - e piu in generale nell'elettronica organica - poche sono le dimostrazioni di circuiti complementari interamente stampati. Ancora meno, i lavori che propongono sistemi integrati che fanno buon uso di questa tecnologia. Questa tesi propone un metodo per implementare in maniera robusta dei circuiti elettronici digitali e analogici completamente stampati con materiali polimerici su substrati flessibili. A valle di uno studio sullo sfruttamento appropriato di layer di iniezione di carica per semiconduttori ambipolari, questa ricerca si focalizza su un'approccio fully-printed utilizzando solo processi compatibili con tecniche di scala (roll-to-roll compatible) come la stampa a getto di inchiostro e il bar-coating. Dopo una spiegazione del processo di fabbricazione e la dimostrazione di circuiti complementari su substrati sottili e ultra-sottili, e proposta la realizzazione di un sensore crepuscolare: un sistema analogico completamente stampato che integra diversi elementi circuitali. Questo studio dimostra come l'elettronica stampata sia arrivata ormai ad uno stato di maturazione tale da poter essere utilizzata per applicazioni di uso quotidiano.