La técnica del grafeno mejora la fabricación de películas ultrafinas para electrónica flexible

A medida que crece la demanda de dispositivos electrónicos más delgados, livianos y flexibles, la necesidad de procesos de fabricación avanzados se ha vuelto crítica. Las películas de poliimida (PI) se utilizan ampliamente en estas aplicaciones debido a su excelente estabilidad térmica y flexibilidad mecánica. Son cruciales para tecnologías emergentes como pantallas enrollables, sensores portátiles y dispositivos fotónicos implantables.

Sin embargo, cuando el espesor de estas películas se reduce por debajo de 5 μm, las técnicas tradicionales de despegue por láser (LLO) a menudo fallan. La deformación mecánica, las arrugas y los residuos frecuentemente comprometen la calidad y funcionalidad de los dispositivos ultrafinos, haciendo que el proceso sea ineficiente y costoso.

Desde este punto de vista, los investigadores recurrieron al grafeno, un nanomaterial conocido por sus excepcionales propiedades térmicas y propiedades mecánicas. Un equipo de investigación de la Universidad Nacional de Ciencia y Tecnología de Seúl, dirigido por el profesor Sumin Kang, ha diseñado una técnica novedosa para superar los desafíos del proceso LLO.

Su innovador método de despegue láser mejorado (GLLO) basado en grafeno garantiza que las pantallas ultrafinas se puedan separar suavemente y sin daños, lo que las hace perfectas para aplicaciones portátiles. Su estudio fue publicado en la revista. Comunicaciones de la naturaleza el 27 de septiembre de 2024.

En este estudio, han introducido un novedoso proceso GLLO que integra una capa de grafeno cultivado por deposición química de vapor entre la película de PI y su soporte de vidrio.

«Las propiedades únicas del grafeno, como su capacidad para absorber la luz ultravioleta (UV) y distribuir el calor lateralmente, nos permiten retirar sustratos finos de forma limpia, sin dejar arrugas ni residuos», afirma el profesor Kang.

Utilizando el método GLLO, los investigadores separaron con éxito sustratos de PI ultrafinos de 2,9 μm de espesor sin ningún daño mecánico ni carbono. residuo dejado atrás. Por el contrario, los métodos tradicionales dejaban los sustratos arrugados y los soportes de vidrio inservibles debido a los residuos persistentes. Este avance tiene implicaciones de largo alcance para electrónica estirable y dispositivos portátiles.

Los investigadores demostraron además el potencial del proceso GLLO al crear diodo emisor de luz orgánico (OLED) sobre sustratos PI ultrafinos. Los OLED procesados ​​con GLLO conservaron su rendimiento eléctrico y mecánico, mostrando propiedades consistentes de densidad de corriente, voltaje y luminancia antes y después del despegue. Estos dispositivos también resistieron deformaciones extremas, como plegados y torsiones, sin degradación funcional.

Además, se redujeron en un 92,8% los residuos carbonosos en el soporte de vidrio, permitiendo su reutilización. Estos hallazgos destacan a GLLO como un método prometedor para fabricar productos electrónicos ultrafinos y flexibles con mayor eficiencia y costos reducidos.

«Nuestro método nos acerca a un futuro en el que los dispositivos electrónicos no sólo sean flexibles, sino que se integren perfectamente en nuestra ropa e incluso en nuestra piel, mejorando tanto la comodidad como la funcionalidad», afirma el profesor Kang. Con este método, se crean dispositivos flexibles que proporcionan en tiempo real Monitoreo, teléfonos inteligentes que se enrollan o rastreadores de actividad física que se flexionan y estiran con sus movimientos se pueden diseñar fácilmente.

En el futuro, el equipo de investigación planea optimizar aún más el proceso, centrándose en la eliminación completa de residuos y una mayor escalabilidad. Con su potencial para revolucionar la industria electrónicaEl proceso GLLO marca un paso significativo hacia un futuro en el que los dispositivos ultradelgados, flexibles y de alto rendimiento se conviertan en opciones viables para el uso diario.