BENGALURU: Ilmuwan di IIscDepartemen Teknik Material (DME) telah mengembangkan bahan semikonduktor komposit super fleksibel yang dapat memiliki aplikasi yang mungkin dalam generasi berikutnya yang fleksibel atau tampilan melengkungponsel lipat dan elektronik yang dapat dipakai.
Perangkat semikonduktor tradisional – seperti transistor, blok bangunan dari sebagian besar sirkuit elektronik – yang digunakan dalam industri layar terbuat dari silikon amorf atau oksida amorf, keduanya tidak fleksibel dan tahan regangan sama sekali, kata IISc dalam sebuah pernyataan.
Ia menambahkan bahwa menambahkan polimer ke oksida semikonduktor dapat meningkatkan fleksibilitas, tetapi ada batasan berapa banyak yang dapat ditambahkan tanpa mengorbankan kinerja semikonduktor.
“Dalam studi saat ini, yang diterbitkan di Advanced Materials Technologies, para peneliti menemukan cara untuk membuat komposit yang mengandung sejumlah besar polimer – hingga 40% dari berat material – menggunakan teknik proses solusi, khususnya pencetakan inkjet. Sebaliknya, penelitian sebelumnya hanya melaporkan penambahan polimer hingga 1-2%,” bunyi pernyataan itu.
“…Menariknya, pendekatan ini memungkinkan sifat semikonduktor semikonduktor oksida tetap tidak berubah dengan penambahan polimer. Penambahan polimer dalam jumlah besar juga membuat semikonduktor komposit sangat fleksibel dan dapat dilipat tanpa menurunkan kinerjanya,” tambahnya.
Semikonduktor komposit terdiri dari dua bahan: Polimer yang tidak larut dalam air seperti etil selulosa yang memberikan fleksibilitas, dan indium oksida, semikonduktor yang menghasilkan sifat transpor elektronik yang sangat baik.
“Untuk merancang bahan, peneliti mencampurkan polimer dengan prekursor oksida sedemikian rupa sehingga saluran nanopartikel oksida yang saling berhubungan terbentuk (di sekitar pulau polimer yang dipisahkan fase) di mana elektron dapat berpindah dari satu ujung transistor (sumber) ke ujung lainnya ( tiriskan), memastikan aliran arus yang stabil, ”kata IISc.
Kunci untuk membentuk jalur yang terhubung ini, para peneliti menemukan, adalah pilihan polimer yang tidak larut dalam air yang tepat yang tidak bercampur dengan kisi oksida ketika semikonduktor oksida sedang dibuat.
“’Pemisahan fase’ ini dan pembentukan pulau-pulau kaya polimer membantu menahan retakan, menjadikannya super fleksibel,” kata Subho Dasgupta, profesor di departemen teknik material, dan penulis korespondensi studi tersebut.
Bahan semikonduktor biasanya dibuat menggunakan teknik pengendapan seperti sputtering. Sebagai gantinya, tim Dasgupta menggunakan pencetakan inkjet untuk menyimpan bahan ke berbagai media fleksibel mulai dari plastik hingga kertas.
“Dalam penelitian tersebut, bahan polimer yang disebut Kapton telah digunakan. Sama seperti kata-kata dan gambar yang dicetak di atas kertas, komponen elektronik dapat dicetak pada permukaan apa pun menggunakan tinta fungsional khusus yang mengandung bahan penghantar listrik, semikonduktor, atau isolasi. Namun, ada tantangannya,’ kata IISc.
“Terkadang sangat sulit untuk mendapatkan film yang continuous dan homogen. Oleh karena itu, kami harus mengoptimalkan protokol tertentu, misalnya, memanaskan lapisan semikonduktor tercetak pada substrat Kapton sebelum anil suhu tinggi, ”penulis pertama Mitta Divya, mantan mahasiswa PhD di DME dan saat ini menjadi postdoc di Universitas Sains dan Teknologi King Abdullah (KAUST ), kata Arab Saudi.
Tantangan lainnya adalah memastikan kondisi lingkungan yang tepat di mana tinta dapat dicetak. “Jika kelembapan terlalu rendah, Anda tidak dapat mencetak, karena tinta mengering di dalam nosel,” kata Dasgupta, seraya menambahkan bahwa di masa mendatang, semikonduktor cetak semacam itu dapat digunakan untuk membuat layar televisi yang sepenuhnya dicetak dan fleksibel, perangkat yang dapat dikenakan, dan papan reklame elektronik besar di samping tampilan ujung depan layar organic light emitting diode (OLED).
Perangkat semikonduktor tradisional – seperti transistor, blok bangunan dari sebagian besar sirkuit elektronik – yang digunakan dalam industri layar terbuat dari silikon amorf atau oksida amorf, keduanya tidak fleksibel dan tahan regangan sama sekali, kata IISc dalam sebuah pernyataan.
Ia menambahkan bahwa menambahkan polimer ke oksida semikonduktor dapat meningkatkan fleksibilitas, tetapi ada batasan berapa banyak yang dapat ditambahkan tanpa mengorbankan kinerja semikonduktor.
“Dalam studi saat ini, yang diterbitkan di Advanced Materials Technologies, para peneliti menemukan cara untuk membuat komposit yang mengandung sejumlah besar polimer – hingga 40% dari berat material – menggunakan teknik proses solusi, khususnya pencetakan inkjet. Sebaliknya, penelitian sebelumnya hanya melaporkan penambahan polimer hingga 1-2%,” bunyi pernyataan itu.
“…Menariknya, pendekatan ini memungkinkan sifat semikonduktor semikonduktor oksida tetap tidak berubah dengan penambahan polimer. Penambahan polimer dalam jumlah besar juga membuat semikonduktor komposit sangat fleksibel dan dapat dilipat tanpa menurunkan kinerjanya,” tambahnya.
Semikonduktor komposit terdiri dari dua bahan: Polimer yang tidak larut dalam air seperti etil selulosa yang memberikan fleksibilitas, dan indium oksida, semikonduktor yang menghasilkan sifat transpor elektronik yang sangat baik.
“Untuk merancang bahan, peneliti mencampurkan polimer dengan prekursor oksida sedemikian rupa sehingga saluran nanopartikel oksida yang saling berhubungan terbentuk (di sekitar pulau polimer yang dipisahkan fase) di mana elektron dapat berpindah dari satu ujung transistor (sumber) ke ujung lainnya ( tiriskan), memastikan aliran arus yang stabil, ”kata IISc.
Kunci untuk membentuk jalur yang terhubung ini, para peneliti menemukan, adalah pilihan polimer yang tidak larut dalam air yang tepat yang tidak bercampur dengan kisi oksida ketika semikonduktor oksida sedang dibuat.
“’Pemisahan fase’ ini dan pembentukan pulau-pulau kaya polimer membantu menahan retakan, menjadikannya super fleksibel,” kata Subho Dasgupta, profesor di departemen teknik material, dan penulis korespondensi studi tersebut.
Bahan semikonduktor biasanya dibuat menggunakan teknik pengendapan seperti sputtering. Sebagai gantinya, tim Dasgupta menggunakan pencetakan inkjet untuk menyimpan bahan ke berbagai media fleksibel mulai dari plastik hingga kertas.
“Dalam penelitian tersebut, bahan polimer yang disebut Kapton telah digunakan. Sama seperti kata-kata dan gambar yang dicetak di atas kertas, komponen elektronik dapat dicetak pada permukaan apa pun menggunakan tinta fungsional khusus yang mengandung bahan penghantar listrik, semikonduktor, atau isolasi. Namun, ada tantangannya,’ kata IISc.
“Terkadang sangat sulit untuk mendapatkan film yang continuous dan homogen. Oleh karena itu, kami harus mengoptimalkan protokol tertentu, misalnya, memanaskan lapisan semikonduktor tercetak pada substrat Kapton sebelum anil suhu tinggi, ”penulis pertama Mitta Divya, mantan mahasiswa PhD di DME dan saat ini menjadi postdoc di Universitas Sains dan Teknologi King Abdullah (KAUST ), kata Arab Saudi.
Tantangan lainnya adalah memastikan kondisi lingkungan yang tepat di mana tinta dapat dicetak. “Jika kelembapan terlalu rendah, Anda tidak dapat mencetak, karena tinta mengering di dalam nosel,” kata Dasgupta, seraya menambahkan bahwa di masa mendatang, semikonduktor cetak semacam itu dapat digunakan untuk membuat layar televisi yang sepenuhnya dicetak dan fleksibel, perangkat yang dapat dikenakan, dan papan reklame elektronik besar di samping tampilan ujung depan layar organic light emitting diode (OLED).
