Napredni materiali in tehnologije za trajnostno tiskano elektroniko na steklu

Prosojne elektronske naprave za svoje delovanje potrebujejo elektrodni material, ki je električno prevoden in optično prosojen. Povpraševanje po prosojnih napravah že nekaj let narašča, s tem pa tudi povpraševanje po optično prosojnem prevodnem materialu (TCM). Najbolj razširjen material TCM je indijev oksid z dodatkom kositra (ITO) s plastno upornostjo ∼10 Ohm/sq in optično prosojnostjo okoli 90 %. Plasti ITO se najpogosteje pripravljajo s fizikalnimi metodami, kot je npr., magnetronsko naprševanje. Zaradi omejenih zalog indija, njegove toksičnosti in dragih aparatur ter zahtevnih postopkov za izdelavo plasti po fizikalnih metodah, v industriji intenzivno iščemo alternativne, cenejše materiale in postopke za pripravo tankih plasti. Na področju steklene embalaže želimo uporabiti materiale brez indija in tehnologijo, ki omogoča pripravo plasti na neravnem, hrapavem industrijskem steklu in v množični proizvodnji. V predlaganem projektu bomo na industrijskem steklu izdelali tankoplastno elektrodo z visoko optično prosojnostjo in nizko plastno upornostjo, čim bolj podobno ITO. Elektroda bo primerna za uporabo v napredni prosojni elektroniki. Realizacija plasti TCM brez indija iz raztopin na industrijskem steklu predstavlja preboj v transparentni elektroniki: je poceni, okolju prijazen industrijski proces, ki omogoča integracijo elektronike neposredno v industrijske steklene izdelke. Predstavlja novo paradigmo pametne steklene embalaže, ki bistveno povečuje konkurenčnost podjetja na svetovnem trgu in privablja nove kupce. Cilji projekta so: 1) Izdelava TCM iz raztopin v laboratorijskem merilu na ravnem in gladkem steklu z metodo vrtenja, sitotiska in brizgalnega tiskanja, ter z utrjevanjem po nanosu. Cilj je izdelati plasti TCM z optično prosojnostjo nad 90 % in plastno upornostjo Rs pod 500 Ohm/sq; 2) Predobdelava industrijskih steklenih izdelkov (steklenica) z namenom doseganja dimenzijske homogenosti površine pod 2 % in površinske hrapavosti pod 50 nm. Te lastnosti zagotavljajo izdelavo enakomerno debelih tankih plasti iz raztopin TCM; 3) Nanos raztopine TCM na industrijsko steklo (steklenica) v industrijskem okolju, in validacija tankih plasti TCM v elektrokromni napravi. Ocena in vrednotenje tehnoloških, ekonomskih in okoljskih vplivov TCM v primerjavi s konkurenčnimi tržnimi rešitvami. Da bi dosegli te cilje, bomo načrtovali in razvijali raztopine na osnovi kovinskih oksidov, vendar brez indija. Raztopine bomo načrtovali z lastnostmi, primernimi za nanos z metodo vrtenja, brizgalnim tiskanjem in sitotiskom na ravno in gladko steklo. Procesne pogoje bomo optimizirali, da dosežemo ciljne lastnosti plasti TCM. S tehnologijo, ki bo omogočila izdelavo plasti TCM z najboljšimi lastnostmi, bomo pripravili plasti TCM na predhodno obdelanem industrijskem steklu. Cilj je pripraviti homogene plasti TCM z enakomerno debelino, s ponovljivimi lastnostmi, visoko optično prosojnostjo in nizko plastno upornostjo. Kvaliteto plasti TCM bomo ovrednotili na podlagi lastnosti elektrokromne testne naprave. Po optimizaciji postopkov bomo plasti TCM izdelali na predhodno obdelanem industrijskem steklu v proizvodnji. Ovrednotili bomo proizvodni stroški in jih primerjali z uveljavljenim proizvodnim procesom v RC eNeM. Projekt je razdeljen na šest medsebojno povezanih delovnih sklopov: 1) Transparentna prevodna elektroda (TCE) na laboratorijskem steklu, 2) TCE na industrijskem steklu, 3) Test izvedljivosti, 4) Potrjevanje tehnologije in ovrednotenje stroškov 5) Karakterizacija in 6) Upravljanje. Oprema za izvedbo projekta je na voljo na Institutu Jožef Stefan, Kemijskem inštitutu in RC eNeM, ki so partnerji projekta.