Den organiska elektronikens favoritmaterial nummer ett Àr den ledande polymeren PEDOT:PSS, med förmÄgan att leda sÄvÀl elektroner som joner. Displayer och transistorer tillverkade i polymeren har en mÀngd fördelar, enkla, billiga att tillverka, ofarliga material och sÄ vidare, men att fÄ dem att slÄ om snabbt och vid en exakt spÀnning, vid en sÄ kallad tröskelspÀnning, har varit svÄrt att Ästadkomma. Det har dÀrför inte varit möjligt att styra transistorns eller displayens lÀge med hög precision.
â Bristen pĂ„ tröskelspĂ€nning har begrĂ€nsat möjligheterna att anvĂ€nda PEDOT:PSS i större kretsar som displayer eller minnen, sĂ€ger Simone Fabiano, universitetslektor vid Laboratoriet för organisk elektronik, LOE, som tillsammans med Negar Sani, RISE Acreo, Ă€r huvudförfattare till artikeln i Science Advances.
Vild idé
För mer Ă€n fem Ă„r sedan dök en vild idĂ© upp vid Laboratoriet för organisk elektronik: tĂ€nk om man kunde lösa problemet genom att kombinera elektrokemin med ferroelektricitet. Ferroelektriska material bestĂ„r av dipoler. En dipol har en positiv och en negativt laddad Ă€nde och de flippar, snurrar runt, vid en exakt spĂ€nning â vid den sĂ„ kallade tröskelspĂ€nningen.Â
Laboratoriets chef professor Magnus Berggren kunde inte slÀppa tanken och nÀr han i december 2012 fick fria forskningspengar frÄn Knut och Alice Wallenbergs stiftelse var detta ett av de högriskprojekt han valde att lÀgga resurser pÄ.
â Vi talade dĂ„ om halsbrytande forskning, och hĂ€r Ă€r ett resultat. Detta visar att riktigt bra forskning tar lĂ„ng tid och krĂ€ver en hel del tĂ„lamod. Simone Fabiano har gjort ett fantastiskt jobb som inte givit upp nĂ€r andra har tvivlat eller tröttnat, sĂ€ger Magnus Berggren.
Flera Ă„rs envist arbeteÂ
Det Simone Fabiano och kollegerna vid Laboratoriet för organisk elektronik har lyckats med efter flera Ă„rs trĂ€gna försök Ă€r att lĂ€gga ett tunt lager av ett ferroelektriskt material pĂ„ den ena elektroden, och PEDOT:PSS pĂ„ den andra, i de organiska komponenterna eller kretsarna.Â
â Tjockleken pĂ„ lagret avgör vid vilken spĂ€nning kretsen slĂ„r om eller fĂ„r displayen att Ă€ndra fĂ€rg. Detta förenklar tekniken sĂ„ att det exempelvis inte lĂ€ngre behövs transistorer i displayerna, vi kan styra dem pixel för pixel bara genom ett tunt lager ferroelektriskt material pĂ„ elektroden, sĂ€ger Simone Fabiano.
I artikeln har forskargruppen vid LOE visat att âferroelektrokeminâ, kombinationen av ferroelektricitet och elektrokemi, fungerar pĂ„ displayer i tryckt elektronik och pĂ„ organiska transistorer, men anvĂ€ndningsomrĂ„dena Ă€r mĂ„nga fler.
â âFerroelektrokemiskaâ komponenter kan med fördel integreras i minnesmatriser eller i bioelektroniska applikationer, för att ta nĂ„gra exempel, sĂ€ger Simone Fabiano.
čó±đ°ù°ùŽÇ±đ±ô±đ°ìłÙ°ùŽÇ°ì±đłŸŸ±Ìę
Tekniken Ă€r ocksĂ„ patenterad.Â
â Ferroelektrokemi Ă€r ett begrepp som egentligen inte finns, det Ă€r lite som en omöjlig kombination av tvĂ„ vitt skilda fenomen som har visat sig ge unika och eftertraktade egenskaper i elektronik, konstaterar Magnus Berggren.
Forskningen har Àven finansierats med medel frÄn Stiftelsen för strategisk forskning, SSF, och Vinnova.
Artikeln: Ferroelectric polarization induces electronic nonlinearity in ion-doped conducting polymers, Simone Fabiano, Negar Sani, Jun Kawahara, Loïg Kergoat, Josefin Nissa, Isak Engquist, Xavier Crispin och Magnus Berggren, Laboratoriet för organisk elektronik, Institutionen för teknik och naturvetenskap, Linköpings universitet, Campus Norrköping Science Advances 2017. DOI 10.1126/sciadv.1700345
