Um novo método para impressão de transistores de materials 2D oferece flexibilidade e desempenho sem as compensações tóxicas da fabricação tradicional.
Estudar: Transistores flexíveis e isentos de líquido iônico feitos de tintas de materials 2D. Crédito da imagem: FOTOGRIN/Shutterstock.com
Publicado em Pequenoo estudo apresenta um método escalável e de baixa temperatura para a produção de transistores totalmente 2D em substratos rígidos e flexíveis, sem depender de controle de líquido iônico, tratamentos com ácido ou processos de alta temperatura.
É a primeira demonstração de um transistor de película fina (TFT) totalmente 2D fabricado em um substrato flexível sem controle de líquido iônico, superando barreiras de longa knowledge à estabilidade e à produção em larga escala.
A eletrónica flexível é elementary para tecnologias futuras, como sensores vestíveis, ecrãs dobráveis e têxteis inteligentes. No entanto, os dispositivos rígidos convencionais lutam com a adaptabilidade mecânica e as limitações na fabricação.
Materiais bidimensionais, como dissulfeto de molibdênio (MoS2) e dissulfeto de tungstênio (WS2), conhecidos por suas excepcionais propriedades elétricas, ópticas e mecânicas, poderiam oferecer uma alternativa.
Embora os materiais 2D possam ser processados em temperaturas mais baixas, a fabricação tradicional geralmente requer ácidos agressivos ou líquidos iônicos. Esses métodos melhoram o desempenho em curto prazo, mas limitam a escalabilidade e a confiabilidade do dispositivo em longo prazo.
A nova abordagem elimina essas desvantagens, liberando todo o potencial dos materiais 2D para a eletrônica flexível da próxima geração.
Método de fabricação inovador
A equipe usou um conjunto supramolecular Líquido-Líquido Interfacial (LLI) para formar MoS uniforme2 filmes de nanofolhas esfoliadas eletroquimicamente.
Os filmes, temporariamente independentes durante a transferência, atingiram espessuras inferiores a 100 nm, ideais para desempenho de transistor.
Ao introduzir moléculas perfluoradas durante a montagem, os pesquisadores melhoraram a hidrofobicidade das nanofolhas, resultando em filmes lisos e sem defeitos. Esses MoS2 as camadas foram então transferidas para substratos de silício e poliimida (PI) usando um método de escavação que preservou a integridade estrutural.
Tintas de grafeno e nitreto de boro hexagonal (h-BN) foram impressas para criar as camadas de contato e dielétrica, respectivamente.
Os materiais à base de água e imprimíveis a jato de tinta permitiram a fabricação processada em solução em baixa temperatura, fornecendo uma alternativa mais limpa e escalável às abordagens convencionais de alta temperatura ou baseadas em vácuo.
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Desempenho e confiabilidade
Os transistores totalmente 2D resultantes demonstraram desempenho impressionante, com mobilidades de portadoras de até 2,47 cm2/Vs usando eletrodos de prata e 0,46 cm2/Vs com contatos de grafeno.
Os testes descobriram que eles operavam em baixas tensões (≤3 V) e exibiam correntes de fuga insignificantes.
Os dispositivos também mantiveram estabilidade e condutividade sob condições ambientais e durante flexões repetidas, confirmando sua durabilidade para uso flexível.
A incorporação de h-BN como dielétrico melhorou ainda mais o isolamento e a estabilidade ambiental. Este método de fabricação period reproduzível e escalonável, permitindo a produção de filmes em grandes áreas, adequados para aplicações industriais.
Aplicativos e Outlook
A criação bem-sucedida de TFTs flexíveis totalmente 2D abre novas possibilidades para eletrônicos vestíveis, têxteis inteligentes e outros sistemas adaptáveis.
Com seu baixo custo, química à base de água e compatibilidade com impressão a jato de tinta, ele promete a produção em massa de circuitos leves e flexíveis, sem exigir infraestrutura cara.
O trabalho futuro se concentrará no refinamento do desempenho do dispositivo, na exploração de materiais 2D adicionais e no teste de estabilidade de longo prazo em condições do mundo actual.
Referência do diário
Chen, L., e outros. (2025, outubro). Transistores flexíveis e livres de líquido iônico feitos de tintas de materials 2D. Pequenoe08360. DOI: 10.1002/smll.202508360