Le processus d'impression par transfert actuel a un certain nombre de limitations qui ont rendu difficile la création de dispositifs flexibles plus complexes et à plus grande échelle.
Le contrôle précis de variables critiques telles que la vitesse de transfert, l'adhérence et l'orientation de la nanostructure rend difficile la garantie que chaque timbre est identique au précédent.
Un tampon polymère incomplet ou mal aligné sur le substrat final peut entraîner des performances électroniques inférieures aux normes ou même empêcher le fonctionnement des appareils.
Bien que des processus aient été développés pour rendre le transfert d'emboutissage plus efficace, ils nécessitent souvent des équipements supplémentaires tels que des lasers et des aimants, ce qui ajoute des coûts de fabrication supplémentaires.
L'équipe de Glasgow a supprimé une étape du processus d'impression par transfert conventionnel. Au lieu de transférer des nanostructures sur un tampon polymère souple avant qu'il ne soit transféré sur le substrat final, leur nouveau processus, ce qu'ils appellent le « transfert direct au rouleau », pour imprimer du silicium directement sur une surface flexible.
Le processus commence par la fabrication d'une fine nanostructure de silicium de moins de 100 nanomètres. Ensuite, le substrat de réception – une feuille de plastique souple et haute performance appelée polyimide – est recouvert d'une couche ultrafine de produits chimiques pour améliorer l'adhérence.
Le substrat préparé est enroulé autour d'un tube métallique, et une machine contrôlée par ordinateur développée par l'équipe fait ensuite rouler le tube sur la plaquette de silicium, le transférant sur le matériau flexible.
En optimisant soigneusement le processus, l'équipe a réussi à créer des impressions hautement uniformes sur une surface d'environ 10 centimètres carrés, avec un rendement de transfert d'environ 95 %, ce qui est nettement supérieur à la plupart des processus d'impression par transfert conventionnels à l'échelle nanométrique.
La recherche a été financée par le Conseil de recherche en génie et en sciences physiques (EPSRC)