Tlenki w elastycznych, przezroczystych układach elektronicznych
Właściwości elektryczne, magnetyczne i mechaniczne nanocząsteczek tlenków metali umożliwiają produkowanie przezroczystych układów metodą osadzania kształtowanego na elastycznych podłożach w niskich temperaturach. Dzięki temu cieszą się dużym zainteresowaniem jako technologie umożliwiające stworzenie elektroniki nowej generacji. Badacze pracujący nad finansowanym ze środków UE projektem ORAMA (Oxide materials towards a matured post-silicon electronics era) przyjęli kompleksowe podejście, aby wykorzystać pełny potencjał tych materiałów. Modelowanie właściwości materiałów pomogło w przeprowadzeniu prac eksperymentalnych dotyczących syntezy materiałów tlenkowych nadających się do wykorzystania w energooszczędnym oświetleniu, ekranach elektronicznych i czujnikach chemicznych. W zakresie syntetyzowania materiałów skoncentrowano się na aktywnych tlenkach półprzewodzących i pasywnych, przezroczystych tlenkach przewodzących o strukturach drugo-, trzecio- i czwartorzędowych. Zaawansowane symulacje okazały się idealnym narzędziem do modelowania elektronicznych struktur pasma, mechanizmów domieszkowania i właściwości optycznych tych materiałów. Opracowano także model heurystyczny umożliwiający przewidywanie morfologii folii cienkowarstwowych osadzanych przy pomocy procesów plazmowych. Przeprowadzono z powodzeniem symulacje wzrostu warstw przy pomocy techniki plazmowej typu "cząsteczka w komórce". We współpracy z partnerami opracowano trzy prototypy demonstrujące możliwości wykorzystania nowych materiałów w konkretnych produktach. Były to: kierownica z ekranami i rekonfigurowalnymi ikonami, wielofunkcyjne szyby oraz czujniki gazu. Naukowcy posłużyli się niskotemperaturowymi technikami bezuszkodzeniowego osadzania i wzorcowania przestrzennego, aby wykorzystać nowe materiały w koncepcyjnych urządzeniach. W pierwszym prototypie tradycyjne przełączniki, gałki, suwaki i przyciski zastąpiono funkcjami na ekranie dotykowym. Nowo powstałe pozytywnie naładowane materiały do monitorowania gazów o małym stężeniu dają możliwość nadrukowywania tych czujników na elastyczne podłoża. Zastąpienie szkła w szybach samochodowych tworzywem sztucznym w trzecim prototypie pozwoliło na ograniczenie kosztów i zmniejszenie masy. Innowacyjne cienkowarstwowe materiały metalowo-tlenkowe umożliwiają stworzenie nowej generacji przezroczystych i elastycznych urządzeń elektronicznych. Ponieważ nie zawierają metali rzadkich oraz są tanie i przyjazne dla środowiska, tlenki metali mogą już w niedalekiej przyszłości zastąpić krzem w urządzeniach elektronicznych.
Słowa kluczowe
Elastyczne, elektronika, tlenki cienkowarstwowe, czujniki, metal-tlenek, krzem
