В России создали чернила из нанокристаллов для печати гибких датчиков света
Сотрудники Центра испытаний функциональных материалов МФТИ разработали чернила из нанокристаллов сульфида индия-серебра (AgInS₂), которыми можно напрямую печатать светочувствительные элементы. Авторы связывают с разработкой перспективы для гибкой электроники, оптических датчиков и элементов «умных» дисплеев. Работа опубликована в журнале «Прикладная физика».
Основа технологии — квантовые точки: полупроводниковые кристаллы размером в несколько нанометров, которые светятся и поглощают определенные длины волн света в зависимости от своего размера. Их используют в дисплеях, солнечных батареях и фотодетекторах.
При синтезе каждый кристалл окружают длинные органические молекулы, которые не пропускают электрический ток между кристаллами. Чтобы пленка стала проводящей, эти молекулы после нанесения слоя меняют на короткие. Процедура состоит из нескольких сложных и дорогостоящих этапов.
Группа под руководством старшего научного сотрудника Ивана Шуклова заменила молекулы раньше, на стадии раствора. Такие растворы быстро портятся, поэтому для печати их прежде не применяли. По словам Шуклова, авторам впервые удалось получить стабильный состав.
Многоступенчатая замена сведена к одному этапу в растворе, что важно для масштабирования. Чернила сохраняют свойства две недели без заметного слипания частиц. Для этого ученые подобрали растворитель диметилформамид и пару стабилизаторов: бутиламин и меркаптоэтанол.
В результате на подложках из оксида кремния ученым удалось вырастить миниатюрные фоторезисторы, а атомно-силовая микроскопия показала однородность пленок, которая необходима для стабильной работы электроники.
Практическая ценность разработки, по словам Шуклова, в способе нанесения: технология похожа на струйную печать, светочувствительный элемент создают сразу на подложке, в том числе на кривой поверхности, без дополнительных операций.
Для производителя это означает меньше технологических этапов и возможность размещать датчики на гибких основах и изогнутых деталях. Фоторезистор меняет сопротивление под действием света, и такие элементы применяют в датчиках освещенности и других оптических сенсорах.
Отдельный аргумент — отказ от кадмия. Использование этого металла требует дополнительных мер безопасности на производстве и повышает риск загрязнения среды при утилизации устройств, поэтому сдерживает распространение технологий на основе селенида кадмия. Сульфид индия-серебра рассматривают как менее опасную замену.
Пока результат остается лабораторным, отклик проверяли только на одной длине волны. На следующем этапе исследователи планируют улучшить фотоэлектрические характеристики и адаптировать чернила для печати многослойных устройств: фотодиодов и элементов солнечных батарей.
Подпишитесь на «Инк» в Telegram. Там мы пишем нескучным языком о самом важном для предпринимателей. Подписаться.
