Gedrukte elektronica gebruikt standaard printtechnieken om elektronische apparaten te vervaardigen op verschillende substraten zoals glas, plastic folie, en papier. De belangstelling voor dit gebied groeit vanwege het potentieel om goedkopere circuits te creëren die efficiënter zijn dan conventionele methoden. Een nieuwe studie door onderzoekers van de Soonchunhyang University in Zuid-Korea, gepubliceerd in AIP-vooruitgang , geeft inzicht in de verwerking van koperen nanodeeltjesinkt met groen laserlicht.

Kye-Si Kwon en zijn collega's werkten eerder met zilveren nanodeeltjesinkt, maar ze wendden zich tot koper (afgeleid van koperoxide) als een mogelijk goedkoop alternatief. Metaalinkten die zijn samengesteld uit nanodeeltjes hebben een voordeel ten opzichte van bulkmetalen vanwege hun lagere smeltpunten. Hoewel het smeltpunt van koper ongeveer 1 is, 083 graden Celsius in bulk, volgens Kwon, koperen nanodeeltjes kunnen tot hun smeltpunt worden gebracht bij slechts 150 tot 500 C - via een proces dat sinteren wordt genoemd. Vervolgens, ze kunnen worden samengevoegd en samengebonden.

De groep van Kwon concentreert zich op fotonische benaderingen voor het verwarmen van nanodeeltjes door de absorptie van licht. "Een laserstraal kan op een heel klein gebied worden gefocusseerd, tot op micrometerniveau, " legden Kwon en promovendus Md. Khalilur Rahman uit. Warmte van de laser heeft twee hoofddoelen:het omzetten van koperoxide in koper en het bevorderen van het samenvoegen van koperdeeltjes door smelten.

Voor deze taken werd een groene laser gekozen omdat het licht ervan (in het bereik van de absorptiesnelheid van 500 tot 800 nanometer) het meest geschikt werd geacht voor de toepassing. Kwon was ook nieuwsgierig omdat, naar zijn weten, het gebruik van groene lasers in deze rol is niet elders gemeld.

In hun experiment hebben zijn groep gebruikte in de handel verkrijgbare koperoxide-nanodeeltjesinkt, die met twee snelheden op glas werd gespincoat om twee diktes te verkrijgen. De, ze hebben het materiaal voorgebakken om het grootste deel van het oplosmiddel uit te drogen voorafgaand aan het sinteren. Dit is nodig om de dikte van de koperoxidefilm te verminderen en om luchtbelexplosies te voorkomen die kunnen optreden doordat het oplosmiddel tijdens de bestraling plotseling kookt. Na een reeks testen, Het team van Kwon concludeerde dat de voorbaktemperatuur iets lager moet zijn dan 200 graden C.

De onderzoekers onderzochten ook de optimale instellingen van laservermogen en scansnelheid tijdens het sinteren om de geleidbaarheid van de koperen circuits te verbeteren. Ze ontdekten dat de beste gesinterde resultaten werden geproduceerd wanneer het laservermogen varieerde van 0,3 tot 0,5 watt. Ze ontdekten ook dat om de gewenste geleidbaarheid te bereiken, de laserscansnelheid mag niet hoger zijn dan 100 millimeter per seconde, of langzamer dan 10 mm/s.

Aanvullend, Kwon en zijn groep onderzochten de dikte van de film - voor en na het sinteren - en de invloed ervan op de geleidbaarheid. Kwon en zijn groep concludeerden dat sinteren de dikte met maar liefst 74 procent vermindert.

In toekomstige experimenten, Het team van Kwon gaat de substraateffecten op sinteren onderzoeken. Bij elkaar genomen, deze onderzoeken kunnen antwoorden bieden op enkele van de onzekerheden die gedrukte elektronica in de weg staan.