Bezkrzemowa elektronika

Właściwości elektryczne, magnetyczne i mechaniczne nanocząsteczek tlenków metali umożliwiają produkowanie przezroczystych układów metodą osadzania kształtowanego na elastycznych podłożach w niskich temperaturach. Technologia ta jest obecnie intensywnie badana ze względu na potencjał tworzenia układów elektronicznych nowej generacji.

Badacze pracujący nad finansowanym ze środków UE projektem "Oxide materials towards a matured post-silicon electronics era" (ORAMA) przyjęli podejście holistyczne, aby uwolnić pełen potencjał tych materiałów. Badania doświadczalne nad syntetyzowaniem materiałów tlenkowych nadających się do elektroniki wyświetlaczy i czujników chemicznych wspomagane są modelowaniem właściwości materiałów.

W zakresie syntetyzowania materiałów skoncentrowano się na aktywnych tlenkach półprzewodzących i pasywnych, przezroczystych tlenkach przewodzących o strukturach drugo-, trzecio- i czwartorzędowych. Testy właściwości elektrycznych materiałów tlenkowych są wykonywane technikami tradycyjnymi oraz metodą czterech współczynników (M4C).

Metoda M4C polega na mierzeniu wszystkich współczynników związanych z przenoszeniem termicznym i magnetycznym w testowanych próbkach, czyli oporu właściwego i współczynników Halla, Seebecka i Nernsta. Opracowana w ramach projektu metoda umożliwia charakteryzowanie tlenków metali o parametrach przenoszenia poniżej poziomu szumów Johnsona.

Nowe materiały tlenkowe mają szeroki zakres zastosowań. Badania projektu ORAMA dotyczą jednak przede wszystkim ekranów dotykowych z układami diod OLED oraz nowych koncepcji oświetlenia i wykrywania dla przemysłu motoryzacyjnego. We współpracy z partnerami opracowano trzy prototypy demonstrujące możliwości wykorzystania nowych materiałów w konkretnych produktach.

We wczesnej fazie projektu stworzono wyświetlacz z matrycą aktywną nakładany na elastyczny czujnik nacisku, który pozwala kierowcy dokonywać wyborów i otrzymywać informacje zwrotne. Drugi prototyp demonstruje możliwość integrowania oświetlenia z powłokami funkcjonalnymi szyb. Jako ostatni opracowano czujnik jakości powietrza w kabinie, oparty na półprzewodniku typu p, działający poprawnie w niższych temperaturach od czujników obecnie dostępnych na rynku.

Głównym atutem projektu ORAMA jest ogromna wiedza i doświadczenie członków konsorcjum, reprezentujących czołowe europejskie instytuty badań i rozwoju. Dalsze badania umożliwią lepsze poznanie potencjału nanocząsteczek tlenków metali. Z kolei wyniki projektu pozwolą pokazać liczne zalety tych materiałów szerszemu gronu odbiorców.