Ossidi per un’elettronica flessibile e trasparente
Le nanoparticelle in ossido di metallo hanno proprietà elettriche, magnetiche e meccaniche che consentono la produzione di dispositivi trasparenti attraverso la deposizione a pattern su substrati flessibili a basse temperature. Tali materiali stanno ottenendo un riscontro diffuso, in quanto sono visti come la tecnologia che sarà alla base della prossima generazione di dispositivi elettronici. Per trarne il massimo, i ricercatori del progetto ORAMA (Oxide materials towards a matured post-silicon electronics era) hanno adottato un approccio olistico. Il lavoro di ricerca sperimentale sulla sintesi dei materiali a base di ossidi idonei a un’illuminazione a efficienza energetica, all’utilizzo nei display elettronici e al rilevamento chimico è stato basato sulla modellazione delle proprietà dei materiali. La sintesi del materiale si concentra sugli ossidi dei semiconduttori attivi e sugli ossidi passivi conducenti e trasparenti con strutture binarie, ternarie e quaternarie. Le simulazioni avanzate si sono rivelate uno strumento perfetto per la modellazione di strutture elettroniche a bande, di meccanismi di drogaggio e delle proprietà ottiche degli stessi materiali. I ricercatori hanno anche prodotto un modello euristico per prevedere la morfologia a film sottile dei film sottili di ossido prodotti dai processi al plasma. Utilizzando la tecnica PIC (particle-in-cell) al plasma, sono stati in grado di simulare la crescita del film. Dalla collaborazione sono stati sviluppati tre prototipi per dimostrare in quale modo i materiali appena sviluppati potessero essere utilizzati su prodotti specifici. Il prodotto in questione era un’applicazione per volante con display e icone riconfigurabili, sensori di luminosità e di gas. I ricercatori hanno usato tecniche di deposito e modellatura additiva a bassa temperatura e che non generavano danni al fine di integrare i nuovi materiali nel dispositivo. Nel primo prototipo, i ricercatori hanno sostituito interruttori tradizionali, manopole, cursori e pulsanti con funzioni touchscreen. I materiali con carica positiva di recente sviluppo per il monitoraggio dei gas a bassa concentrazione possono consentire la stampa di questi sensori su sostrati flessibili. Nel terzo prototipo il team del progetto ha sostituito i vetri dei finestrini con lastre di plastica trasparenti, riducendo in tal modo drasticamente i costi e il peso. Gli innovativi materiali di ossido di metallo a film sottile prodotti consentono lo sviluppo di una nuova generazione di dispositivi elettronici trasparenti e flessibili. Dato che non contengono metalli e sono a basso costo e a basso impatto ambientale, si prevede che nel prossimo futuro gli ossidi metallici potranno essere ampiamente utilizzati nei dispositivi elettronici.
Parole chiave
Flessibili, elettronica, film sottili di ossido, sensori, ossido di metallo, silicio
