A műanyag vagy szerves elektronika alatt általában polimer alapú elektronikus alkatrészeket értünk , amelyek félvezetők a fénykibocsátó diódákban , és teljesen helyettesítik a szilíciumot a mikroáramkörökben .
2000-ben Alan McDiarmid , a Pennsylvaniai Egyetem , Alan Heeger , a Santa Barbara-i Kaliforniai Egyetem és Hideki Shirakawa , a Egyetem munkatársa kapta meg a kémiai Nobel-díjat, amiért elsőként alakította át a műanyagot elektromos vezetővé . Ez a felfedezés és a szerves anyagok elektromos tulajdonságait vizsgáló egyéb tanulmányok eredményei megnyitották az utat a szerves anyagokon alapuló új elektronika számára.
2004-ben az "Oligotron" (Oligotron) műanyagot az amerikai TDA Research cég hozta létre az Amerikai Nemzeti Tudományos Alapítvánnyal kötött szerződés alapján . Az új anyag vízben való oldhatatlanságában különbözik az úgynevezett szerves elektronika korábbi mintáitól.
Az Oligotron előtt a legjobb alapválasztás számos szerves elektronikához, például szerves fénykibocsátó diódákhoz a vízoldható Pedot ( polietilén -dioxitiofén ) volt.
Később a Polymer Vision , a Philips „technológiai inkubátora” egy 5 hüvelykes képátlójú, 2 cm-es görbületi sugarú kijelzőt készített.
A Philips-szel és más vezető cégekkel párhuzamosan fiatal cégek is részt vettek a kutatásban, köztük a Cambridge Display Technologies (CDT) és a Plastic Logic , két kutatócég a Cambridge -i Egyetem Cavendish Laboratóriumában .
A CDT képes volt létrehozni polielektrolit alapú LED -eket (PLED-eket, amelyek az OLED -ek egy alcsoportját alkotják ), amelyek önthető, sőt rugalmas hordozókra, például PET -lemezekre is alkalmazhatók .
A Plastic Logic eredetileg egzotikus polimerek ( félvezetők és vezetők ) és fémek vékonyréteg-tranzisztorokban (TFT-k) való felhasználására specializálódott, amelyeket aktív mátrixos összekötő kártyákban használnak, amelyek kijelzőket vezérelnek és más funkciókat látnak el.
Jelenleg a Plastic Logic a legnagyobb kutatócég a műanyag elektronika fejlesztésében, és azon kevés társaságok egyike a világon, amelyek polimer összekapcsolási technológiát fejlesztenek.
Számos különböző típusú polimert, vezetőképes és félvezetőképes, használnak műanyag elektronika előállításához. A Plastic Logic számos beszállítót használ, köztük a Dow Chemical -t, amely polietilén-dioxi-tiofén/polisztirol-szulfonsavat (PDOT/PSS) és polidioktil-fluor-kobitiofént (F8T2) gyárt.
A Plastic Logic kölcsönös licenccsere megállapodást kötött az Epsonnal . A Siemens vegyesvállalatot kötött a Kurz nyomdavállalattal . Ebben a mozgalomban több vezető vegyipari cég is részt vesz.
2011 januárjában a Rosnano 150 millió dollárt fektetett be a Plastic Logicba, és megállapodást írtak alá egy új generációs műanyag elektronikai berendezéseket gyártó üzem létrehozásáról Zelenogradban .
A szerves anyagok sok tekintetben rosszabbak a hagyományosnál. A modern műszaki eljárások lehetővé teszik rendkívül magas koncentrációjú többrétegű áramkörök gyártását szilíciumból (18 nm technológiai szabványig). A szilíciumban lévő szabad hordozók nagy száma és alacsony effektív tömegük (a rendelkezésre álló polimerekhez képest) lehetővé teszi, hogy a szilícium mikroáramkörök komponensei magas frekvencián, terahertzig (logikai áramkörökben) működjenek. A gallium-arzenid használatával még magasabb frekvenciák érhetők el .
A hagyományos eljárások során a csatlakozások alumíniummal , rézzel , sőt aranyal készülnek, amelyek kiváló elektromos vezetők. A műanyag elektronikában használt tintasugaras technológiák ma már polimer vegyületeket vagy fémtartalmú vezető paszták használatát foglalják magukban, amelyek észrevehetően gyengébbek a tiszta fémnél.
Rendkívül kétségesnek tűnik, hogy a polimer áramkörök belátható időn belül a szilíciumokéhoz hasonló tulajdonságokat fognak elérni (2011 második felében a leggyorsabb műanyag processzor órajel frekvenciája több kilohertz, ami milliószor kisebb mint a szilícium processzorok tipikus frekvenciája, és a teljesítmény általában csaknem milliárdszor gyengébb, mint a szilícium társaié).
A polimer vezetők gyorsabban bomlanak le, és kevésbé ellenállnak az ionizáló sugárzásnak.
A szerves anyagok viszont könnyebbek, képlékenyebbek és könnyebben alakíthatók. Ezen túlmenően, végtelen számú szerves anyag szintetizálható az egyes blokkok cseréjével, így könnyen létrehozható előre meghatározott tulajdonságú anyagok. Illusztrációként említhetjük a szerves fénykibocsátó diódákon található színes kijelzőket, ahol a zöld néhány évvel a fekete-sárga prototípus bemutatása után jelent meg; A hatékony szervetlen zöld LED-ek problémája még nem megoldott, mivel nehéz a szükséges sávszélességű félvezetőt kialakítani. Az ilyen anyagok legfontosabb előnye a szilícium analógokhoz képest alacsony ára.
A műanyag elektronika óriási előnye, hogy közvetlenül, automatizált tervezéssel nagyon nagy gyártási sebességgel gyárthatók. Az eljárás nagy, rugalmas, tintasugaras nyomtatással nyomtatható felületeket hoz létre, amelyekhez nincs szükség a kristályos szilícium tranzisztorok létrehozásához szükséges összetett fotolitográfiára és vákuumrendszerekre . A tintasugaras technológiák könnyen és olcsón újraépíthetők (nem kell rendkívül drága maszkkészletet készíteni, mint a szilícium esetében), ami rendkívül előnyös kisméretű (tízezernél kevesebb) áramkörök esetén. Elvileg minden séma egyedi lehet, ami elképzelhetetlen a "szilícium" eljárási technológiában használt hagyományos fotolitográfia számára.
Az alacsony technológiai hőmérséklet lehetővé teszi az olcsó szubsztrátumok használatát és az áramkörök alkalmazását a legszélesebb körű anyagokon.
A műanyag félvezetők hátrányai (például a rájuk épülő áramkörök alacsony fordulatszáma) sok alkalmazásnál egyszerűen jelentéktelenek, míg a költség döntő paraméter. Ilyen alkalmazások például az RFID -címkék, intelligens érzékelők, intelligens csomagolás, elektronikus papír és kijelzők stb.