ENGINEERINGNET.BE - Onderzoekers Lukas Helmbrecht en Wim Noorduin van de Universiteit van Amsterdam presenteren hun nieuwe ion-exchange lithography om in een enkele laag patronen te realiseren van halfgeleidermaterialen met verschillende eigenschappen.
Dit is essentieel voor de ontwikkeling van functionele (opto)elektronische componenten van de volgende generatie, zoals LED's of zonnecellen.
De nieuwe techniek maakt gebruik van een reactieve "inkt" die kan worden geschilderd of geprint op een even reactief "canvas", waarna een perovskiet-halfgeleider wordt gevormd door middel van ionenuitwisseling.
De onderzoekers hebben de techniek gebruikt om een afbeelding van Madame Curie te airbrushen. Hierbij creëerden zij een perovskiet halfgeleider door een laag loodcarbonaat als canvas te nemen en een oplossing van methylammoniumbromide als inkt.
Deze laatste ondergaat een chemische reactie met het loodcarbonaat, waarbij een perovskiet wordt gevormd die groen licht uitzendt.
De keuze van diverse inkten maakt het mogelijk allerlei verschillende perovskieten te maken. Door bijvoorbeeld oplossingen te gebruiken die andere halogeniden bevatten dan bromiden, zijn aansluitende patronen te realiseren die blauw of rood licht uitzenden.
De patronen zijn zeer nauwkeurig te maken: inktdruppels van slechts enkele micrometers groot leveren stippen perovskiet op van eveneens enkele micrometers groot. Dit betekent dat de inkt niet uitloopt.
De nieuwe ionenuitwisselingslithografie verschilt fundamenteel van bestaande technieken om perovskietlagen af te zetten, stelt Helmbrecht. "Alle traditionele technieken resulteren in verschillende lagen van verschillende perovskieten. Onze methode resulteert in één enkele laag die bestaat uit verschillende soorten perovskiet."
Ook zijn perovskieten doorgaans vrij gevoelig voor de behandelingen die bij traditionele methoden worden gebruikt, zoals etsen of spoelen. Deze kunnen het perovskiet beschadigen. Met de ionenuitwisselingslithografie zijn dergelijke behandelingen niet langer nodig.
"We hebben een veel eenvoudiger methode ontwikkeld om een patroon van verschillende perovskiet halfgeleiders naast elkaar op een chip of LED aan te brengen," zegt Helmbrecht.
Cleanrooms of andere speciale condities zijn niet meer nodig. De onderzoekers hebben het nut van ionenuitwisselingslithografie al aangetoond door de techniek te gebruiken om een werkende LED te produceren.
