突破!アメリカの科学者たちは、ナノクリスタルインクを使ってトランジスタを 3D プリントする方法を研究しています。

突破!アメリカの科学者たちは、ナノクリスタルインクを使ってトランジスタを 3D プリントする方法を研究しています。


トランジスタは、低エネルギー消費、長寿命、高信頼性など多くの利点を備えた、現代のマイクロエレクトロニクスにおける最も重要な半導体デバイスです。しかし、まさにこのため、その製造も非常に複雑であり、完成させるには特殊な高温・高真空設備が必要となります。しかし現在、ペンシルバニア大学(Penn)のエンジニアたちは、ナノ結晶を含むインクを使用してトランジスタを3Dプリントすることで、トランジスタをより良く製造する新しい方法を発見したと考えている。

ペンシルバニア大学工学・応用科学学部の教授であるシェリー・ケーガン氏が率いるこの研究は、トランジスタを構成するナノ結晶をさまざまな印刷可能な液体に分散させてナノ結晶インクを作成することから始まった。アンタークティック・ベアによれば、プロジェクトチームは導体(銀)、絶縁体(酸化アルミニウム)、半導体(セレン化カドミウム)、ドーパントと組み合わせた導体(銀インジウム混合物)の合計4種類のインクを開発したという。それぞれの特性は異なりますが、どちらも制御対象デバイスが正/負の電荷を転送できるようにします。

科学者たちは、これらの生のインクを作った後、特殊なスピンコーティング技術を使用して、柔軟なプラスチックでできた背景構造にそれを印刷しました。ただし、大規模な製造を行う場合は、専用のインク 3D プリンターを使用する方が効果的です。 「これらのインクはコロイドで、通常の 2D プリンターで使用されるインクと非常によく似ています」と Kagan 氏は説明します。「ただし、トランジスタを作成するために必要な導電性特性をすべて備えています。」


この研究では、特定のパターンでインクを堆積させることに成功し、これまで実現できなかった機能的なトランジスタを作成しました。 「実験結果は、金属層、絶縁層、断熱層、半導体層、さらにはドーピングされた半導体を含むトランジスタのすべての部分がこの方法で作られていることを証明している」と、研究に参加した韓国地質鉱物資源研究所の研究員、チェ・ジヒョク氏は述べた。

さらに、印刷に必要な温度が高くないため、同じフレキシブルプラスチック構造上に複数のトランジスタを同時に作ることも可能です。

「低温で大面積にトランジスタを作ることは、モノのインターネット、大面積フレキシブルエレクトロニクス、ウェアラブルデバイスなどの技術や製品にとって常に夢でした」とケーガン氏は言う。「必要な技術がすべて開発されているわけではありませんが、これらの材料は液体なので、3Dプリントに使用することは理論的には可能です。」

現在、研究チームは関連する結果を論文にまとめ、有名な雑誌「サイエンス」に掲載しました。一部の専門家の見解では、電子製品に対する人類の需要は将来的に急増することが確実であるため、この方法は大きな発展の可能性を秘めています。

さらに読む: 「アメリカン大学は新しい導電性インク 3D プリントを使用してレーダー電子部品の印刷に成功しました」

3ders経由

南極のクマ

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