Inkjet-printed flexible electronic devices: from high-k capacitors to h-bn/graphene thin film transistors
- Autores: Giovanni Vescio
- Directores de la Tesis: Albert Cornet i Calveras (dir. tes.), Albert Cirera Hernández (dir. tes.)
- Lectura: En la Universitat de Barcelona ( España ) en 2017
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Francesco Bonaccorso (presid.), Pedro Serra Coromina (secret.), José María López Villegas (voc.), J. Carrabina (voc.), Eloi Ramón García (voc.)
- Materias:
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- Resumen
La creciente demanda de dispositivos flexibles, portátiles y transparentes ha sido impulsada por la irrupción del Internet de las cosas (IoT, de sus siglas en inglés), donde se pretende que los objetos electrónicos inteligentes estén constantemente sujetos a cambio e interactúen con el medio ambiente mediante una conexión inalámbrica (red 5G). Durante la última década, la electrónica impresa ha adquirido gran protagonismo con la promesa de permitir soluciones escalables y de bajo coste por medio de nuevas tecnologías de fabricación, rentables y respetuosas con el medio ambiente, empleando materiales novedosos en forma de tinta.
En primer lugar, esta Tesis demuestra la viabilidad de la impresión por inyección de tinta como técnica prometedora, en comparación con otros métodos de impresión actuales, para la fabricación de circuitos sensores de gas y como método alternativo para el ensamblaje de chips sobre circuitos previamente impresos mediante inyección de tinta para aplicaciones electrónicas híbridas y flexibles.
La segunda parte de esta Tesis se centró en el desarrollo de nuevas tintas dieléctricas como solución para seguir la hoja de ruta para la próxima generación de aplicaciones electrónicas flexibles. Primeramente, el estudio se centró en la caracterización de las propiedades físicas y químicas de la tinta de HfO2 de elevada constante dieléctrica (εHfO2 ~ 12.6) impresa mediante inyección de tinta. Acto seguido se demostró que el HfO2 es un dieléctrico adecuado para conseguir dispositivos electrónicos flexibles totalmente impresos por inyección de tinta, tales como condensadores MIM (Cox ~ 1 nF mm-2) y memorias ReRAM (más de 516 ciclos de conmutación resistiva).
Finalmente, teniendo en cuenta las propiedades destacadas de las heteroestructuras bidimensionales (2D), la Tesis se focalizó en la formulación de una tinta a base de agua a partir de nano-láminas 2D de nitruro de boro (h-BN), especialmente desarrollada para ser impresa como material dieléctrico (permitividad εhBN ~ 6.9). La tinta de h-BN actúa correctamente como óxido de puerta para transistores flexibles con estructura semiconductor / aislante (grafeno / h-BN), respectivamente. Los dispositivos han sido totalmente fabricados por inyección de tinta sobre PET, lográndose una movilidad de huecos del canal semiconductor de grafeno de hasta 110 cm2V-1s-1.
