Tryckta stora integrerade kretsar kan exempelvis användas för att driva en likaledes tryckt elektrokrom display eller någon annan del av den uppkopplade elektronik som sakernas internet för med sig.

Forskare vid Linköpings universitet och RISE, Campus Norrköping, är först i världen med att lyckas screentrycka fullständiga integrerade kretsar med fler än 100 elektrokemiska organiska transistorer.

Resultatet av den världsomdanande trycktekniken är publicerat i den vetenskapliga tidningen Nature Communications. Peter Andersson Ersman, forskare i tryckt elektronik vid forskningsinstitutet RISE, säger i ett pressmeddelande att styrkan är att de inte har behövt blanda metoder – allt görs i screentryck och i relativt få processteg. Tricket är att se till att de olika lagren hamnar på exakt rätt plats, säger han.

Grafiska branschen har bidragit

Elektronikforskarna har fått hjälp av den grafiska branschen som har tagit fram screentryckramar med dukar som klarar tryck av mycket fina linjer. Den tryckta elektroniken har en linjebredd om cirka 100 mikrometer vilket ställer krav på trycktekniken. Många arbetstimmar har också lagts på att få fram bläck med rätt egenskaper för tryckningen av de tunna linjerna.

Forskningen har genom åren finansierats från många olika håll.

– Det här är ett avgörande steg framåt för en teknik som föddes vid Linköpings universitet för drygt 17 år sedan. Resultatet visar att vi åter är nummer ett inom området, tack vare det nära samarbetet mellan grundforskningen vid Laboratoriet för organisk elektronik, LOE, och den mer tillämpade vid RISE, säger Magnus Berggren, professor i organisk elektronik och föreståndare för LOE.

Flera olika finansiärer över 17 år

Forskningen har genom åren finansierats från många olika håll, även EU, via Eureka Eurostars Prolog-projekt. Peter Andersson Ersman säger att Prolog-projektet 2017 bäddade för det första genombrottet för screentryckta kretsar. Sedan dess har forskarna lyckats få ner storleken på kretsarna, ökat kvaliteten så att sannolikheten att alla transistorer i kretsen fungerar så nära 100 procent som möjligt, men även löst integrationen med de kiselkretsar som behövs för att processa signalerna och för kommunikationen utåt.

– Ett av de stora stegen är att vi nu lyckats använda tryckta kretsar för att skapa ett gränssnitt mot traditionell kiselelektronik. Vi har tagit fram olika typer av tryckta kretsar baserade på organiska elektrokemiska transistorer, exempelvis ett shift-register, som bildar ett gränssnitt och sköter kontakten mellan kiselkretsen och andra elektroniska komponenter, exempelvis sensorer eller displayer. Det betyder att vi nu kan använda ett kiselchip med färre kontaktpunkter, vilket leder till minskad area och därmed lägre kostnad, säger Magnus Berggren.

1 000 transistorer på ett A4

– På ett A4 får vi idag plats med över 1000 organiska elektrokemiska transistorer, och beroende på hur de kopplas ihop kan vi skapa olika typer av tryckta integrerade kretsar, intygar Simone Fabiano, forskningsledare inom området organisk nanoelektronik vid Laboratoriet för organisk elektronik.

Materialet forskarna använder är polymeren PEDOT:PSS – det mest studerade materialet inom området organisk elektronik.