Martes, 27 de octubre de 2009

Técnicas de grabado en pantallas orgánicas

Una compañía vende materiales para fabricar componentes electrónicos orgánicos utilizando la infraestructura de manufactura de silicio.

Por Katherine Bourzac
Traducido por Francisco Reyes (Opinno)

Litografía orgánica: Este diodo emisor de luz orgánico fue fabricado utilizando unos nuevos materiales de fotolitografía. Fuente: Orthogonal

Mediante el uso de materiales semiconductores orgánicos en vez de silicio rígido, es posible fabricar células solares y pantallas de ordenador flexibles, eficientes en cuanto a energía y de peso ligero. Sin embargo, la fabricación de dispositivos a partir de materiales orgánicos requiere una inversión financiera en un tipo de equipamiento totalmente nuevo, puesto que los materiales orgánicos normalmente acaban siendo destruidos por los abrasivos componentes químicos necesarios para la fotolitografía convencional.

Orthogonal, una compañía con sede en Ithaca, Nueva York, está desarrollando unos tipos de materiales que permitirán que los componentes electrónicos puedan ser manufacturados usando el mismo tipo de equipo que se usa para fabricar los componentes electrónicos de silicio. Esto también posibilitaría la construcción de componentes orgánicos más complejos. La compañía ha hecho una demostración de cuatro dispositivos prototipo, entre los que se incluyen diodos emisores de luz, fabricados mediante el uso de unos nuevos componentes químicos de fotolitografía que son compatibles con los materiales orgánicos.

Los transistores y los píxeles de las pantallas hechos con materiales orgánicos tales como los polímeros son más lentos que los fabricados con silicio, aunque también necesitan menos energía para funcionar, pesan menos y se pueden construir sobre soportes flexibles, haciéndolos muy atractivos para su uso en pantallas y paneles solares. No obstante, su manufactura requiere el uso de un nuevo tipo de equipamiento como, por ejemplo, las impresoras de inyección de tinta industriales. “El hecho de que gran parte del equipamiento necesario se construya a mano es decididamente un problema para los diodos orgánicos emisores de luz y otros componentes electrónicos orgánicos,” afirma Paul Semenza, vicepresidente senior en DisplaySearch, una compañía de investigación de mercado. Para los fabricantes, la compra de equipamiento completamente nuevo es un gasto enorme. “Si se pudiese usar la fotolitografía para construir estos dispositivos, potencialmente se podría superar ese problema,” afirma.

La fotolitografía es el método estándar para construir componentes electrónicos de silicio, aunque normalmente es incompatible con los materiales orgánicos puesto que requiere el uso de componentes químicos abrasivos que acaban descomponiéndolos. Para poder crear un patrón sobre una superficie como la de una oblea de silicio, en primer lugar la superficie se debe cubrir con un componente químico sensible a la luz llamado fotoresistencia. Después se hace que la luz brille sobre la superficie a través de una máscara con un patrón, y se aplica disolvente para erosionar las partes expuestas de la fotoresistencia, dejando tras de sí un patrón.

Orthogonal ha comprado la licencia de una técnica de fotolitografía desarrollada por un equipo de investigadores en la Universidad de Cornell, compatible con materiales orgánicos. La técnica, llamada litografía ortogonal, fue inventada por Christopher Ober y George Malliaras, ambos profesores de ciencias de los materiales e ingeniería en Cornell. Tanto la fotoresistencia como el disolvente que la erosiona durante el proceso de grabado están hechas de una clase poco frecuente de moléculas llamadas hidrofluoréteres—componentes que interaccionan entre sí pero no con los materiales semiconductores orgánicos. Por tanto el disolvente y la fotoresistencia que han desarrollado los investigadores de Cornell no degrada las capas de semiconducción durante el proceso de litografía.

Orthogonal espera poder vender los componentes químicos para la fabricación de dispositivos electrónicos orgánicos mediante el uso de la fotolitografía convencional a las compañías que se dediquen a la manufactura de pantallas y otros aparatos. La compañía está trabajando con varios fabricantes de pantallas y dispositivos solares para desarrollar productos que utilicen el método de manufactura.

“En vez de construir nuevas plantas y desarrollar nuevos procesos, queremos permitir a los fabricantes que utilicen el equipamiento y los conocimientos relacionados con un proceso ya existente,” afirma Fox Holt, director general de Orthogonal.