Ортогональная литография открывает путь для органики?

Использование органических полупроводниковых материалов вместо кремния делает возможным создание энергоэффективных, легких и гибких солнечных батарей или дисплеев, пишет Андрей Горьев на сайте www.3dnews.ru. Но производство устройств на основе органических материалов требует огромных вложений в совершенно новое оборудование, поскольку органические материалы, как правило, разрушаются агрессивными реагентами, используемыми при обычной фотолитографии.

Фотолитография является общепринятым методом создания кремниевой электроники, но который не совместим с органикой. Для нанесения на поверхность кремниевых подложек рисунка, она предварительно должна быть покрыта фоточувствительным веществом, фоторезистом. Свет падает на поверхность сквозь щель шаблона, а затем используется растворитель для вытравливания рисунка.

Для преодоления этого узкого места Orthogonal, Inc. (Итака, штат Нью-Йорк) воспользовалась методом фотолитографии, разработанным учеными Корнелльского университета (Cornell University) и совместимым с органикой. Методика, названная ортогональной литографией, была создана Кристофером Обером (Christopher Ober) и Джорджем Мальярасом (George Malliaras), профессорами материаловедения из Корнелла. Фоторезист и растворитель состоят из необычного класса молекул, называемых гидрофтороэфирами (hydrofluoroether). Эти соединения взаимодействуют между собой и не оказывают влияния на полупроводниковые органические материалы. Соответственно, растворитель и фоторезист не будет разрушать полупроводниковые слои при литографии.

Orthogonal намеревается заниматься поставкой реагентов для производства органической электроники с помощью обычной фотолитографии компаниям, выпускающим дисплеи и другие устройства. Компания уже работает с несколькими производителями над продуктами, использующими этот метод производства. "Вместо постройки новых заводов и разработки производственных процессов мы стремимся помочь производителям сохранить их оборудование и накопленный опыт", — говорит Фокс Холт (Fox Holt), генеральный директор Orthogonal. Для потенциальных потребителей уже готовы прототипы органических транзисторов, сенсоров, солнечных ячеек и кольцевых генераторов высокой сложности.

Разработанный процесс, по результатам исследований группы, оказался совместим со всеми полупроводниковыми материалами. Также важно, что используемые растворители экологически безопасны, что упрощает работу с ними, хотя реагенты могут стоить дороже аналогов, используемых в кремниевом производстве. Однако в целом, по оценке разработчиков, производство по этой технологии будет дешевле, чем создание кремниевой электроники.

Ортогональная литография также создает обширные возможности для выполнения более сложных операций. Если многослойные органические устройства выполнены при помощи струйной печати, каждый новый слой нарушает предыдущий. Устройства, выполненные из чернил, содержат полупроводник в растворителе. И растворитель для печати последовательных слоев может вступать в реакцию с полупроводниками уже нанесенных слоев, что оказывает большое влияние на характеристики. Однако в ортогональной литографии вопрос перемешивания слоев не стоит.

Характеристики устройств, созданных на основе ортогональной литографии, уже соответствуют органическим устройствам, произведенным по другим технологиям, заявляет Джон ДеФранко (John DeFranco), технический директор Orthogonal. Первые продукты, как ожидается, появятся на рынке в течение года, ими станут материалы для создания органических диодов.