Das gegenwärtige Transferdruckverfahren weist eine Reihe von Beschränkungen auf, die es schwierig gemacht haben, größere, komplexere flexible Vorrichtungen herzustellen.
Die genaue Kontrolle kritischer Variablen wie der Übertragungsgeschwindigkeit sowie der Haftung und Ausrichtung der Nanostruktur macht es schwierig, sicherzustellen, dass jeder Stempel mit dem letzten identisch ist.
Ein unvollständiger oder falsch ausgerichteter Polymerstempel auf dem endgültigen Substrat kann zu einer minderwertigen elektronischen Leistung führen oder sogar den Betrieb von Geräten verhindern.
Obwohl Verfahren entwickelt wurden, um den Stanztransfer effektiver zu machen, erfordern sie oft zusätzliche Ausrüstung wie Laser und Magnete, was zusätzliche Herstellungskosten verursacht.
Das Glasgower Team hat eine Stufe des konventionellen Transferdruckverfahrens entfernt. Anstatt Nanostrukturen auf einen weichen Polymerstempel zu übertragen, bevor dieser auf das endgültige Substrat übertragen wird, druckt ihr neues Verfahren, das sie "direkten Rollentransfer" nennen, Silizium direkt auf eine flexible Oberfläche.
Der Prozess beginnt mit der Herstellung einer dünnen Silizium-Nanostruktur von weniger als 100 Nanometern. Anschließend wird das Empfangssubstrat – ein flexibles Hochleistungskunststofffolienmaterial namens Polyimid – mit einer hauchdünnen Chemikalienschicht überzogen, um die Haftung zu verbessern.
Das vorbereitete Substrat wird um ein Metallrohr gewickelt und eine vom Team entwickelte computergesteuerte Maschine rollt das Rohr dann über den Siliziumwafer und überträgt es auf das flexible Material.
Durch eine sorgfältige Prozessoptimierung ist es dem Team gelungen, auf einer Fläche von etwa 10 Quadratzentimetern sehr gleichmäßige Drucke mit einer Transferausbeute von rund 95 % zu erzeugen – deutlich höher als bei den meisten herkömmlichen Transferdruckverfahren im Nanometerbereich.
Die Forschung wurde durch Mittel des Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC) unterstützt.