צוות חוקרים בסטנפורד השקיע כמעט שני עשורים בניסיון לפתח מעגלים משולבים דמויי עור שניתן למתוח, לקפל, לכופף ולהתפתל - לעבוד כל הזמן - ואז להיצמד לאחור בלי להיכשל, בכל פעם. מעגלים כאלה מציפים יום של מוצרים לבישים וניתלים להשתלה, אך מכשול אחד תמיד עמד בדרכו.
הצוות חושב שיש להם פיתרון. במחקר חדש, הקבוצה מתארת כיצד הדפיסו מעגלים משולבים נמתחים אך עמידים על גבי חומרים דמויי עור גומי, תוך שימוש באותו ציוד המיועד לייצור שבבי סיליקון מוצקים - הישג שיכול להקל על המעבר למסחור באמצעות החלפת יציקה. שהיום מייצרים מעגלים נוקשים לייצור מעגלים נמתחים.
התהליך איפשר לחוקרים לסחוט יותר מ -40,000 טרנזיסטורים בסנטימטר מרובע יחיד של מעגלים נמתחים, אך הצוות סבור כי מספר כפול זה בהישג יד. אמנם זה עדיין רחוק ממיליארדי הטרנזיסטורים שניתן לסחוט לאותו אזור על שבבי סיליקון, אבל זה יהיה מספיק כדי ליצור מעגלים פשוטים עבור חיישנים על העור, רשתות בקנה מידה גוף וביו-אלקטרוניקה מושתלת עם יישומים שעדיין לא היו להיות מדומיין.
"השיטה שלנו משפרת את האלסטיות-טרנזיסטור צפיפות יותר מפי 100 ממה שמישהו אחר השיג עד כה. וזה עושה את זה באחידות מעולה בטרנזיסטורים תוך שהוא לא מקריב דבר בביצועים אלקטרוניים או מכניים, "אמר החוקר.
תהליך ישן, כימיה חדשה
יתרון מרכזי בתהליך סטנפורד הוא שניתן לעשות זאת עם אותו ציוד המשמש לייצור שבבי סיליקון כיום. התהליך, המכונה פוטוליתוגרפיה, משתמש באור אולטרה סגול (UV) כדי להעביר תבנית גיאומטרית מורכבת ופעילה חשמלית - מעגל—על מצע מוצק, שכבה אחר שכבה. זהו תהליך מורכב ורב-שלבי של ציפוי, שנחשף בעזרת תחריט ושטיפה כימית, שמותיר אחריו את המעגל החשוב ביותר.
שיטה זו עבדה במשך עשרות שנים ב סמיקונדקטור בתעשייה, אך עד היום הכימיקלים המשמשים להמסה ולשטוף של החומרים העמידים לאור שוטפים גם את הפולימרים דמויי העור המהווים את הבסיס למעגלים נמתחים. על ידי פיתוח פוטו כימיקלים חדשים שעובדים על חומרים נמתחים אלה, הצוות של באו מלמד ציוד ייצור נסיון לעשות טריקים חדשים. למעשה, תהליך סטנפורד אפילו מבטל חלק מהצעדים הדרושים בייצור סיליקון. כל זה מסתכם בתוצאה יוצאת דופן.
צפוף ועמיד
הצוות השתמש בתהליך החדש כדי לייצר מעגלים גמישים בערך זהים חשמלי ביצועים כטרנזיסטורים המשמשים לתצוגות מחשב עכשוויות - שימושי ליישומים מעשיים - ואז בדקו את חומריהם לעמידות וביצועים. החומרים המודפסים החדשים לא הובילו סדקים, הזדהות או, והכי חשוב, ירידה בתפקוד, כאשר הם מתחו את המעגלים כדי להכפיל את ממדיהם המקוריים, במקביל ובניצב לכיוון המעגל. מבחינה חשמלית הטרנזיסטורים נותרו יציבים, גם לאחר 1,000 מתיחות חוזרות ונשנות.
