Het huidige transferdrukproces heeft een aantal beperkingen waardoor het een uitdaging is om meer grootschalige, complexe flexibele apparaten te maken.
Het nauwkeurig controleren van kritische variabelen zoals de overdrachtssnelheid en de hechting en oriëntatie van de nanostructuur, maakt het moeilijk om ervoor te zorgen dat elke stempel identiek is aan de laatste.
Een onvolledige of verkeerd uitgelijnde polymeerstempel op het uiteindelijke substraat kan leiden tot ondermaatse elektronische prestaties of zelfs voorkomen dat apparaten werken.
Hoewel er processen zijn ontwikkeld om de stempeloverdracht effectiever te maken, vereisen ze vaak extra apparatuur zoals lasers en magneten, wat extra productiekosten met zich meebrengt.
Het Glasgow-team heeft één fase van het conventionele transferdrukproces verwijderd. In plaats van nanostructuren over te brengen op een zachte polymere stempel voordat deze op het uiteindelijke substraat wordt overgebracht, is hun nieuwe proces, wat ze 'directe roloverdracht' noemen, om silicium rechtstreeks op een flexibel oppervlak te printen.
Het proces begint met de fabricage van een dunne silicium nanostructuur van minder dan 100 nanometer. Vervolgens wordt het ontvangende substraat - een flexibel, hoogwaardig plastic foliemateriaal genaamd polyimide - bedekt met een ultradunne laag chemicaliën om de hechting te verbeteren.
Het voorbereide substraat wordt om een metalen buis gewikkeld en een door het team ontwikkelde computergestuurde machine rolt de buis vervolgens over de siliciumwafel en brengt deze over op het flexibele materiaal.
Door het proces zorgvuldig te optimaliseren, is het team erin geslaagd om zeer uniforme afdrukken te maken over een oppervlakte van ongeveer 10 vierkante centimeter, met een overdrachtsopbrengst van ongeveer 95% - aanzienlijk hoger dan de meeste conventionele overdrachtsdrukprocessen op nanometerschaal.
Het onderzoek werd ondersteund door financiering van de Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC)