簡化可印刷電子產品的批量生產

存儲器設備 - 作為包括邏輯，傳感器和顯示器的電子功能的子集 - 已經經歷了稱為摩爾定律的集成和性能的指數增長。與此同時，我們的日常生活越來越多地涉及在信用卡，家用電器甚至消費產品上的智能標簽上的計算機芯片中實現的各種相對低性能的電子功能。

雖然存儲器設備正變得越來越靈活，但是它們在低性能應用中的易于制造和集成通常被認為是次要的。但現在，由于德國慕尼黑應用科學大學和加拿大INRS-EMT的一組研究人員的工作，這種情況即將發生變化。

增材制造，或許因3D打印而聞名，可實現流線型工藝流程 - 消除復雜的光刻和材料去除步驟，從而損害特征尺寸，這在許多情況下對于計算要求較低的用途的存儲器件并不重要。

噴墨打印是一種與激光打印競爭的常見辦公技術。它提供了從噴墨到卷到卷打印的直接轉換的額外好處。在本周出版的應用物理快報(AIP Publishing)上發表的一篇文章中，該小組提出了一個概念驗證，使用電阻式存儲器(ReRAM)，現在為大規模生產可印刷電子產品鋪平了道路。

該組ReRAM背后的基本原理很簡單。“在任何類型的存儲器中，基本存儲器單元必須能夠在代表一位的兩個狀態之間切換，或者”0“或”1“。對于ReRAM器件，這兩種狀態由存儲器單元的電阻來定義，“INRS-EMT的博士生Bernhard Huber解釋說，他在慕尼黑應用科學大學的微系統技術實驗室工作。

對于該組使用的導電橋隨機存取存儲器(CB-RAM)，“0”是“由絕緣旋涂玻璃的高電阻表示的高電阻狀態，其將導電聚合物電極與銀分開。電極，“他繼續道。“'1'是一種低電阻狀態，由金屬絲制成，長入旋涂玻璃并在兩個電極之間提供可逆短路。”

而不是打印顏色，“我們使用功能性墨水來沉積電容器結構 - 導體 - 絕緣體 - 導體 - 使用已經在潔凈室工藝中部署的材料，”Huber說。“這個過程與辦公室噴墨打印機相同，可以選擇微調液滴尺寸和加熱目標材料。”

CB-RAM的概念已經很成熟，該集團的領導者 - 加拿大INRS-EMT的Andreas Ruediger和慕尼黑應用科學大學的Christina Schindler - 曾經研究過更傳統的CB-RAM電池。

這個小組的工作有什么意義?

“我們不僅證明了完整的添加劑(印刷)工藝是可行的，而且性能參數與潔凈室制造的設備相當，”Schindler說。“最大的技術吸引力在于我們的記憶瓷磚的機械靈活性，以及??加工所需的所有材料都是商業化的。”

“從我們的概念證明，我們正在為優化鋪平道路，”辛德勒說。“我們最大的驚喜是設備性能很少取決于制造工藝。”

這通過印刷工藝實現了極低成本的柔性電子設備。“按需印刷電子產品是另一個可能的應用領域，”Ruediger說。“目前，多功能電子設備的主要來源是現場可編程門陣列，它提供可重新配置的電路，可以用于具有預定義限制的不同用途。”

按需印刷電子產品顯示出小型和固有靈活的生產線和最終用戶產品的巨大潛力。

“想象一下超市打印他們自己的智能標簽或公共交通提供商按需定制多功能門票。'可穿戴設備'明確要求靈活的電子設備也可能受益，”辛德勒說。在優化處理步驟之后，這種打印機的成本可能降至當前噴墨打印機的范圍內。