Elektronika z plastyku

Transkrypt

1 Elektronika z plastyku Adam Proń 1,2 i Renata Rybakiewicz 2 1 Komisariat ds Energii Atomowej, Grenoble 2 Wydział Chemiczny Politechniki Warszawskiej

2 Elektronika krzemowa Krzem Jan Czochralski Krzem polikrystaliczny Krzem monokrystaliczny

3 Urządzenia do otrzymywania monokryształów krzemu, ich cięcia i polerowania Produkcja krzemu jest bardzo energochłonna. Otrzymanie Si z SiO 2 wymaga stosowania bardzo wysokich temperatur. Dodatkowa energia potrzebna jest na stopienie otrzymanego krzemu i otrzymanie monokryształu np. metodą Czochralskiego. Pocięcie monokryształu krzemu na płytki i ich wypolerowanie również wymaga dużej energii.

4 Monokrystaliczny krzem ma bardzo kiepskie właściwości mechaniczne. Komputer zrzucony z II pietra na ulicę na ogół ulega zniszczeniu. Polimery, z kolei, wykazują znakomite właściwości mechaniczne. Możemy bez obawy rzucić z II piętra gumową piłkę. Połączenie właściwości elektrycznych półprzewodników nieorganicznych z właściwościami mechanicznymi tworzyw sztucznych byłoby więc bardzo pożądane. Co więcej, wytwarzanie elementów elektronicznych z tworzyw sztucznych nie jest energochłonne. Można również w tym przypadku stosować techniki drukarskie, takie jak przy produkcji gazet i książek.

5 Nagroda Nobla w dziedzinie nauk chemicznych w 2000 r. Alan J. Heeger Hideki Shirakawa Alan G. MacDiarmid

6 Koleje życia naukowca

7 Elektronika organiczna vs elektronika krzemowa

8 Polimerowa elektronika drukowana

9 Przykłady urządzeń elektronicznych wykonanych z materiałów organicznych Świecąca klawiatura z organicznych diod elektrouminescencyjnych Najcieńszy giętki kolorowy ekran grubość 0,05 mm (Samsung) Największy organiczny kolorowy ekran (40 cali) (Samsung) Lampa z organicznych diod elektroluminescencyjnych Organiczne diody elektroluminescencyjne w telefonie komórkowym Kolorowy ekran w aparacie cyfrowym

10 Szczególne zastosowanie organicznych ogniw fotowoltaicznych

11 Regularne ułożenie cząsteczek w półprzewodniku organicznym

12 Zamiast rozważać przemieszczanie się pięciu taksówek wygodniej jest rozpatrywać ruch jednej dziury taksówkowej w przeciwnym kierunku

13 Elektronika organiczna materiały organiczne o właściwościach półprzewodnikowych stanowią elementy aktywne urządzeń elektronicznych Organiczny tranzystor polowy (OFET) Organiczna dioda elektroluminescencyjna (OLED) Organiczne ogniwo fotowoltaiczne (OPC)

14 Organiczne ogniwa fotowoltaiczne Al, Ca, Mg ITO Electrode Active layer Electrode Energia świetlna Ogniwo Energia elektryczna

15 Organiczno-nieorganiczna elektronika hybrydowa (heterozłącze objętościowe) O OCH 3 C 6 H 13 * S n * absorpcja fotonu - + ekscyton Transport elektronów Katoda Anoda Transportt dziur elektronowych półprzewodnik typu p półprzewodnik typu n

16 Nanokryształy półprzewodników II-VI Warstwa ligandów (1-2 nm) CdSe Rdzen niorganiczny (2-7 nm)

17 Morfologiczne postaci nanokryształów CdSe: Nanokryształy, pokazane na rysunku, są o tyle razy mniejsze od piłeczki tenisowej ile razy piłeczka jest mniejsza od kuli ziemskiej. 20 nm 50 nm 50 nm 100 nm Sfery Nanoprety Rozgałezione Tetrapody

18 Heterozłącze objetościowe polimeru i nanokryształów

19 Rozpoznawanie molekularne pomiędzy polimerem i ligandem nanokryształu

20 PODSUMOWANIE Wiek XXI nie będzie jednak wiekiem elektroniki organicznej lecz wiekiem elektroniki molekularnej, w której rolę S N tranzystorów, diod, N fotodiod S i ogniw pełnić będą pojedyncze cząsteczki.