ES2609413T3 - Tintas semiconductoras de película gruesa - Google Patents

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David Thomas Britton
Ekundare Ayodele Odo
Margit HÄRTING
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Abstract

Un método para la producción de una tinta semiconductora imprimible, comprendiendo el método la mezcla de una cantidad de partículas de material semiconductor en partículas con una cantidad de aglomerante, en el que las partículas tienen un tamaño de partícula en el intervalo de 5 nanómetros a 10 micras y tienen una funcionalidad semiconductora, y en el que el aglomerante es un material auto-polimerizable que comprende un aceite natural, o un derivado o análogo sintético del mismo, para producir una tinta con propiedades semiconductoras, caracterizado por que la relación volumétrica del material semiconductor en partículas sobre el aglomerante es superior al 50 % y que el material semiconductor en partículas comprende silicio.

Description

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DESCRIPCION
Tintas semiconductoras de pelfcula gruesa Antecedentes de la invencion
La presente invencion se refiere a composiciones imprimibles para su uso en aplicaciones electronicas y electricas en general, y espedficamente en aquellas aplicaciones en las que se requieran propiedades semiconductoras.
Las nanopartfculas de semiconductor, con un tamano caractenstico de unos pocos nanometros hasta varios centenares de nanometros, son un tipo de material ampliamente estudiado, en el que los efectos de tamano predominan sobre las propiedades del material en masa. En general, dependiendo del material espedfico y su aplicacion, tres fenomenos diferentes relacionados con el tamano pueden cambiar las propiedades electronicas, opticas, termicas y mecanicas de dichas nanopartfculas:
1. una estructura y composicion diferentes en comparacion con las fases en masa conocidas;
2. una mayor relacion de superficie sobre volumen de las partfculas en comparacion con la fase en masa, lo que provoca que dominen los estados y procesos superficiales; y
3. efecto de confinamiento cuantico cuando el tamano del objeto es similar o mas pequeno que la longitud de onda y longitud de coherencia de una excitacion fundamental (estado electronico, longitud de onda optica o excitacion fononica).
Se han divulgado varias tintas semiconductoras que usan dichas partfculas. Por ejemplo, son conocidas las tintas semiconductoras organicas que comprenden partfculas semiconductoras dispersas aleatoriamente en una matriz o aglomerante, y tintas semiconductoras inorganicas en las que las partfculas semiconductoras forman una estructura de interconexion.
En dichas aplicaciones, el material aglomerante o matriz es frecuentemente un polfmero que es soluble en un disolvente facilmente obtenible, tal como acetona, cloroformo o tolueno. Ejemplos comunes son poliestireno y un acetato butirato de celulosa (CAB), que son aislantes, y politiofenos que son conductores de huecos conjugados, que permiten el transporte de cargas entre partfculas aisladas.
Es un objetivo de la invencion proporcionar composiciones imprimibles alternativas que comprendan partfculas semiconductoras.
Sumario de la invencion
De acuerdo con la invencion se proporciona un metodo de produccion de una composicion imprimible que comprende mezclar una cantidad de material de partfculas semiconductoras con una cantidad de un aglomerante, en el que el aglomerante es un material auto-polimerizable que comprende un aceite natural, o un derivado o analogo sintetico del mismo.
El aglomerante puede comprender un polfmero natural formado por auto-polimerizacion de un precursor que consiste en un aceite natural, o sus derivados que incluyen acidos grasos insaturados, mono y di-gliceridos, o esteres de metilo y etilo de los correspondientes acidos grasos.
El aglomerante puede comprender un aceite secante o semisecante, o una mezcla de los mismos.
El aceite secante puede contener uno o mas acidos octadecanoicos, acidos octadecadienoicos y/o acidos octadecatrienoicos.
Preferentemente, el aceite secante es linaza o aceite de tung.
En el caso de aceite semisecante, el aceite puede ser aceite de soja, semilla de algodon o de ricino, por ejemplo.
El aglomerante puede ser un acido octadecadienoico o un acido octadecatrienoico, o una mezcla de los mismos.
Por ejemplo, el aglomerante puede ser acido linolenico o acido linoleico.
El metodo puede incluir mezclar el aglomerante con un disolvente, tal como etanol, acetona o diluyentes de laca.
La composicion puede aplicarse al sustrato como una laca, que comprende el aglomerante y las partfculas, o puede aplicarse como un barniz, que comprende el aglomerante, las partfculas y un disolvente.
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Preferentemente, la relacion volumetrica del material semiconductor en partfculas sobre el aglomerante es superior al 50 %, y mas preferentemente superior al 80 %.
El material semiconductor en partfculas puede tener un tamano de partfcula en el intervalo de 5 nanometros a 10 micras, y preferentemente en el intervalo de 50 a 500 nanometros.
En un ejemplo tipico, el intervalo de tamano puede ser de 100 a 300 nanometros.
En una realizacion preferida del metodo, el material semiconductor en partfculas comprende silicio.
Adicionalmente de acuerdo con la invencion se proporciona un metodo de produccion de un componente electronico o conductor que comprende la preparacion de una composicion imprimible tal como se ha definido anteriormente, la aplicacion de la composicion imprimible a un sustrato, y permitir que la composicion imprimible se cure para definir el componente o conductor sobre el sustrato.
La composicion imprimible puede aplicarse en una unica aplicacion o en multiples capas para definir componentes electronicos con las caractensticas deseadas.
Preferentemente, se deja que la composicion imprimible se cure en condiciones ambientales.
El sustrato puede ser ngido o flexible, y puede comprender, por ejemplo, metal, vidrio, plasticos y papel.
La composicion imprimible puede aplicarse en una capa que tenga un intervalo de grosor de 0,1 a 500 micras. Tfpicamente, la capa tiene un grosor en la zona de las 100 micras.
La invencion se extiende a una composicion imprimible, y a un componente electronico o conductor, producido con el metodo respectivo.
Breve descripcion de los dibujos
La Figura 1(a) es un diagrama esquematico en seccion que ilustra partfculas semiconductoras dispersas en una capa aglomerante depositadas sobre un sustrato, de acuerdo con una primera realizacion de la invencion;
La Figura 1(b) es un diagrama esquematico en seccion similar al de la Figura 1(a) que ilustra una red de interconexion de partfculas semiconductoras en una capa aglomerante depositada sobre un sustrato, de acuerdo con una segunda realizacion de la invencion;
La Figura 1(c) es un diagrama esquematico en seccion similar al de las Figuras 1(a) y 1(b) que ilustra partfculas semiconductoras concentradas en la parte inferior de una capa aglomerante depositada sobre un sustrato, de acuerdo con una tercera realizacion de la invencion;
La Figura 1(d) es un diagrama esquematico en seccion similar al de las Figuras 1(a) a 1(c) que ilustra partfculas semiconductoras concentradas en la parte superior de una capa aglomerante depositada sobre un sustrato, de acuerdo con una cuarta realizacion de la invencion;
La Figura 2 es un diagrama esquematico de un aceite natural adecuado para su uso en el metodo de la invencion;
La Figura 3 es un grafico que ilustra curvas caractensticas de diodos Schottky fabricados de acuerdo con el metodo de la invencion, usando diferentes materiales aglomerantes; y
La Figura 4 es un grafico que ilustra la conductancia de capas semiconductoras, producidas a partir de tintas de silicio que usan acido linoleico y linolenico como aglomerantes, en funcion del potencial de puerta aplicado en una estructura de ensayo de transistor.
Descripcion de realizaciones
La presente invencion se refiere a composiciones imprimibles para su uso en aplicaciones electronicas y electricas en general, y espedficamente en aquellas aplicaciones en las que se requieren propiedades semiconductoras. Estas composiciones, que pueden usarse en la produccion de circuitos electronicos, de componentes y como materiales compuestos para la produccion de materiales y capas de semiconductores, comprenden partfculas con una funcionalidad semiconductora y un aglomerante auto-polimerizable, preferentemente de origen natural, que se mediante auto-polimerizacion inducida por la oxidacion o hidroxacion.
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A efectos del presente documento, se hace referencia a cualquiera de dichas composiciones imprimibles, generalmente conocidas como tinta, laca, pintura, barniz, suspension o similar, como a una “tinta”. Los metodos de aplicacion de la tinta, incluyendo rociado, extension y pintura, asf como tecnicas de impresion de calcograffa, planos o relieves convencionales, se denominan en general “impresion”. Los metodos de transferencia en seco tales como xerograffa e impresion termica pueden incluirse si el punto de fusion y viscosidad del aglomerante es tal que es solido en condiciones normales. Los tipos anteriores de composiciones imprimibles y metodos de aplicacion de las mismas se dan a modo de ejemplo y a los expertos en la materia se les pueden ocurrir otros ejemplos.
Como se ha mencionado anteriormente, se conocen tintas semiconductoras en las que el material aglomerante o matriz es un polfmero tal como poliestireno o acetato butirato de celulosa (CAB), que es soluble en un disolvente facilmente obtenible, tal como acetona, cloroformo o tolueno.
Por otro lado, las mezclas de aglomerante-partfculas son bien conocidas en las artes tradicionales como tintas, lacas y barnices, en los que las partfculas inorganicas sirven como pigmento. Tradicionalmente en una pintura o laca, el pigmento se mezcla con un aceite secante natural que polimeriza mediante de auto-oxidacion, aunque mas recientemente se han aplicado monomeros sinteticos, que tambien pueden polimerizar mediante hidroxacion. En un barniz, o tinta, el aglomerante se diluye con un disolvente organico adecuado, tal como etanol o metanol, o mezcla de disolventes, tales como diluyentes de laca comerciales. La adicion de un diluyente sirve para el doble proposito de ajustar la reologfa del lfquido e impedir un endurecimiento prematuro, prolongando asf los tiempos de almacenamiento. El origen natural y procesamiento limitado de estos materiales aglomerantes hace que se les considere como recursos renovables y ecologicos.
Ni los aceites secantes tradicionales ni sus derivados, se han considerado anteriormente como aglomerantes en tintas funcionales, tales como las empleadas en componentes, circuitos, o capas electronicas de pelfcula gruesa pasivas o activas. Sin embargo, los esteres sinteticos, auto-polimerizables con propiedades similares, se usan comercialmente tanto en electronica pasiva como en aplicaciones de recubrimiento. La mayor parte de estos son de propiedad exclusiva, pero realmente consisten o bien en un ester de metilo o en un ester cfclico con cadenas laterales aromaticas.
Para la produccion de tintas que tengan propiedades fotoelectronicas y optoelectronicas de acuerdo con la invencion, las partfculas semiconductoras necesitan dispersarse uniformemente en el material aglomerante tal como se muestra esquematicamente en la Figura 1(a). Para conseguir esto la tension interfacial entre los dos materiales debe ser baja, para permitir un humedecimiento completo de las partfculas. La viscosidad de la tinta debe mantenerse alta durante la deposicion y curado para impedir la sedimentacion o floculacion de las partfculas.
Para la impresion de una capa o componente semiconductor, la tinta debena contener una alta fraccion volumetrica de partfculas semiconductoras con respecto al material aglomerante, de modo que el material final contenga una red de interconexion de partfculas, tal como se muestra esquematicamente en la Figura 1(b), que puede tener una geometna regular o fractal. La tinta puede, sin embargo, para su aplicacion o almacenamiento, diluirse con cualquier cantidad de disolvente o diluyente, incluyendo agua o un lfquido organico no reactivo. La tension interfacial entre las partfculas y el aglomerante es por lo tanto, poco significante, aunque un valor mas alto puede ayudar a impedir un humedecimiento completo de los intersticios entre las partfculas, promoviendo asf una mejor trayectoria conductora entre partfculas adyacentes. En muchos casos, la separacion mediante sedimentacion o floculacion, tal como se muestra esquematicamente en las Figuras 1(c) y 1(d), respectivamente, puede ser beneficiosa en la produccion de sistemas y componentes bicapa que consisten en capas semiconductoras y aislantes, tales como MIS-FET y condensadores. Las capas o componentes impresos tendran tfpicamente un grosor en el intervalo de 0,1 a 500 micras.
El material aglomerante debena ser un polfmero natural formado por auto-polimerizacion de un precursor que consiste en un aceite natural, o sus derivados incluyendo acidos grasos insaturados puros, mono y digliceridos asf como esteres de metilo y etilo de los correspondientes acidos grasos. Los aceites naturales son por lo general una mezcla compleja de trigliceridos, con tres acidos grasos aleatoriamente seleccionados unidos a una cadena principal de glicerol (propano-1-2-3-triol), tal como se muestra en la Figura 2. Su composicion, por lo tanto, depende en gran medida tanto de las especies de plantas como de su cultivo, pero mediante la mezcla, normalmente se obtiene una calidad consistente en cuanto a las propiedades de curado y fracciones de acido graso.
Generalmente, la relacion volumetrica del material semiconductor en partfculas sobre aglomerante debena ser superior al 50 %, y mas preferentemente superior al 80 %. En dos de los siguientes ejemplos, se uso una relacion volumetrica de aproximadamente 90 %. El material semiconductor en partfculas puede tener un tamano de partfcula en el intervalo de 5 nanometros a 10 micras, y son preferentemente nanopartfculas, con un tamano en el intervalo de 50 a 500 nanometros.
Los componentes predominantes de los aceites secantes responsables de la polimerizacion son los acidos octadecanoicos, caracterizados por un enlace doble, los acidos octadecadienoicos, con dos enlaces dobles, y los acidos octadecatrienoicos (tres enlaces dobles). Otros acidos grasos insaturados pueden contribuir tambien a la polimerizacion, actuando los acidos grasos saturados no polimerizados como plastificantes.
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Los acidos octadecatrienoicos mas comunes son todos los acidos grasos trans-conjugados, con enlaces dobles y simples alternos, y polimerizan muy efectivamente. La excepcion es el acido linolenico (acido 9cis-12cis-15cis- octadecatrienoico), que es un acido graso cis-conjugado y es el componente principal del aceite de linaza. Junto al aceite de linaza, el aceite secante principal usado en recubrimientos es el aceite de tung, tambien conocido como aceite de madera china, cuyo componente polimerizable principal es el acido eleostearico (acido 9cis-11trans- 13trans-octadecatrienoico). Ambos de estos aceites tienen la ventaja de ser baratos y facilmente disponibles en comparacion tanto con aglomerantes sinteticos como con otros aceites naturales.
Ejemplos de otras fuentes de aceites ricos en acidos octadecatrienoicos, adecuados como precursores de aglomerante, se enumeran en la siguiente Tabla 1.
Aceite
Componente principal de acido graso
Linaza
linolenico (9cis-12cis-15cis-octadecatrienoico)
Tung
eleostearico (9cis-11 trans-13trans-octadecatrienoico)
Calendula (pura o cultivada)
calendico (8trans-10trans-12cis-octadecatrienoico)
Jacaranda
jacarico (8cis-10trans-12cis-octadecatrienoico)
Granada, calabaza
pumcico (9cis-11trans-13cis-octadecatrienoico)
Catalpa
catalpico (9trans-11trans-13cis-octadecatrienoico)
Tabla 1: Ejemplos de aceites de plantas con concentraciones significativas de acidos octadecatrienoicos adecuados como aglomerantes auto-polimerizables para materiales compuestos semiconductores.
Para algunas aplicaciones, por ejemplo cuando se requiere una interfaz gradual, los aceites semisecantes tales como el aceite de soja, de semilla de algodon y de ricino, pueden usarse para suplementar, o incluso sustituir los aceites secantes. Los componentes activos principales de estos aceites son el acido linoleico (9cis-12cis- octadecadienoico) y el acido rinolenico (12-hidroxi-9-octadecanoico).
Las tintas semiconductoras basadas en aceite estan particularmente bien adaptadas para litograffa offset y otros procesos de impresion plana, debido a su hidrofobicidad intnnseca. Hay ya un cuerpo significativo de conocimiento comun en el uso y manejo de pinturas y tintas tradicionales a base de aceite, y pueden aplicarse igual de facilmente a procesos en relieve, calcograffa o estarcido. Ademas, los aceites son solubles en la mayona de los disolventes facilmente disponibles, no agresivos, tales como etanol o acetona, permitiendo una modificacion simple y segura de su viscosidad y su limpieza.
Para una viscosidad incrementada y tiempo mas corto de curado, pueden aplicarse metodos aplicados a medios tradicionales, tales como tratamiento termico a aceite parcialmente polimerizado antes de la mezcla de la tinta. Un simple examen de este sena usar aceite de linaza cocido, en lugar de aceite de linaza en bruto, en la formulacion de la tinta. Sin embargo, si se usan secantes o aceleradores, debe tenerse en cuenta su efecto sobre las propiedades electronicas del material resultante. La mayor parte de los agentes de secado son sales metalicas de acidos organicos y contienen grupos ionicos que pueden afectar al nivel de dopado de las partfculas semiconductoras, y pueden llevar tambien a una conductividad electrica a capas que de lo contrario son aislantes.
Los acidos grasos puros, particularmente los acidos octadecatrienoicos, son moleculas polares que son solubles en agua, volviendolas adecuadas para composiciones a base de agua para procesos de impresion en relieve y calcograffa. Sin los otros componentes hallados en el aceite, formaran un polfmero mas denso, menos flexible, y curaran mucho mas rapidamente. Ademas de los acidos listados en la Tabla 1, acidos dienoicos, como el acido linoleico (9cis-12cis-octadecadienoico), que es el acido graso insaturado mas comun que se encuentra en casi todas las plantas, polimerizaran para formar aglomerantes adecuados. Como los aceites, los acidos puros no son agresivos y son solubles en disolventes suaves como alcoholes y eteres que no atacan a los materiales comunes (por ejemplo gomas sinteticas y naturales, plasticos) usados en procesos de impresion.
Analogos de estos aceites, que pueden usarse tambien como aglomerantes auto-polimerizables para tintas semiconductoras, incluyen los mono y digliceridos y esteres de metilo y etilo de acidos grasos insaturados. Estos son efectivamente formas intermedias en las que la eliminacion sistematica de acidos saturados, mientras se mantienen las moleculas no polares, permiten la rapida polimerizacion asociada con acidos puros y las propiedades hidrofobicas de los aceites.
Los sustratos sobre los que pueden depositarse las composiciones imprimibles pueden ser ngidos o flexibles, de acuerdo con los requisitos. Posibles sustratos ngidos incluyen el vidrio, metales y plasticos duros o ngidos. Los sustratos flexibles pueden ser, por ejemplo, plasticos flexibles, capas metalicas delgadas o papel.
Ejemplo 1
El primer ejemplo se refiere a la produccion de tintas semiconductoras compuestas de nanopartfculas de silicio con aceite de linaza a granel como aglomerante auto-polimerizable. Las nanopartfculas de silicio se produjeron mediante
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desgaste mecanico, durante 3 horas en un pulverizador orbital del silicio en masa. Se usaron tanto obleas cristalinas simples, de tipo P dopadas con boro como de tipo N dopadas con antimonio y silicio de grado metalurgico. El tamano de partfcula tipico estuvo entre 100 y 300 nm. Las tintas se produjeron diluyendo primero el aceite con etanol como un disolvente portador, y a continuacion dispersion de nanopolvos con alta relacion volumetrica, por encima del 90 %, en relacion al aceite. Se imprimieron capas, tfpicamente de 100 micras de grosor, sobre sustratos de papel. Se aplicaron a continuacion conexiones electricas para mediciones del efecto Hall usando tinta de impresion por serigraffa de plata conductora imprimible (Du Pont 5000). La mayona de las movilidades y concentraciones de portadores, tal y como se determinaron mediante el efecto Hall, se indican en la siguiente Tabla 2.
Nanopolvo
Fraccion de partfculas en volumen Resistividad MQ cm Movilidad cm2 V"1 s"1 Concentracion portadores * 1012 cm3
Si tipo n
88 % 0,26 1,6 14,9
Si tipo n
90 % 0,29 1,9 11,1
Si tipo n
92 % 0,32 1,2 17
Si tipo p
88 % 13 0,12 0,86
Si tipo p
90 % 15,5 0,15 0,28
Si tipo p
92 % 16,2 0,45 0,41
Si metalurgico nm
91 % 2,22 0,65 4,3
Tabla 2: Caracteristicas semiconductoras de tintas producidas a partir de varias nanopartculas de silicio, usando aceite de linaza a granel como aglomerante auto-polimerizable y etanol como un disolvente.
Ejemplo 2
El segundo ejemplo se refiere a la produccion de tintas semiconductoras fabricadas con diferentes aceites naturales y aglomerantes auto-polimerizables y nanopartfculas de silicio de grado metalurgico. Las nanopartfculas de silicio se produjeron por desgaste mecanico durante 180 minutos del material en masa en un pulverizador orbital. Las tintas se produjeron mezclando 20 microlitros de aceite con 0,5 g de polvo de silicio, y diluyendolo con 50 microlitros de diluyentes de laca comerciales, para conseguir un humedecimiento completo. La mezcla se agito a continuacion durante 40 minutos en un bano por ultrasonidos para conseguir una dispersion homogenea del polvo de silicio. Se compararon los siguientes aceites: aceite de linaza; aceite de ricino; aceite de soja; aceite de calendula; y una mezcla de aceite de calendula con no secantes.
Para la investigacion de las caractensticas electricas de las tintas, se fusiono una tira de plata de 10 mm por 1 mm sobre un sustrato de vidrio. Tras el secado durante la noche, se trazo un canal de 0,5 mm de anchura perpendicular a la longitud, formando los dos contactos electricos. La tinta se fusiono por goteo sobre el canal para formar una estructura de diodo Schottky simetrica. No se realizo ningun intento de controlar el tamano o dispersion de la gota de tinta. Aunque las diversas composiciones se curaron casi inmediatamente, todos los diodos se dejaron curar durante tres dfas en condiciones ambientales. La mitad positiva de la curva del diodo Schottky se muestra en la Figura 3 como ejemplos de estructura que usan los diferentes aceites.
Con la excepcion de un factor de escala, resultante de la diferente corriente de saturacion inversa, las curvas mostradas en la Figura 3 son cualitativamente la misma. Pueden modelizarse, tal como se muestra mediante la curva continua, usando la misma diferencia de potencial de contacto y factor de idealidad. Esto indica que solo las partfculas de silicio semiconductor, y no los materiales aglomerantes, contribuyeron directamente a las propiedades semiconductoras de las tintas.
Ejemplo 3
Un tercer ejemplo se refiere al uso de los acidos grasos, acido linolenico (9cis-12cis-15-cis-octadecatrienoico) y acido linoleico (9cis-12cis-octadecadienoico), en tintas semiconductoras. Para una comparacion facil de las propiedades aglomerantes, se usaron composiciones normalizadas de estructuras de ensayo y composiciones de tinta.
Para construir la estructura de ensayo, se imprimio primero un contacto de puerta de plata, usando una tinta de impresion por serigraffa de un conductor de plata Du Pont 5000, sobre un sustrato de papel brillante Euro Art de 350 g/m2 mediante tampograffa. El tamano de este electrodo fue de 1 mm por 3 mm. Sobre este, se imprimio por tampograffa una capa aislante, usando el aislante Du Pont 8153. Finalmente, los electrodos de fuente y drenaje, tambien conductores de plata Du Pont 5000, se sobreimprimieron usando el mismo metodo. La longitud y anchura de la puerta de la estructura final fueron de 120 pm y 1 mm respectivamente.
En lmea con las recomendaciones del fabricante para las tintas de pelfcula gruesa, las estructuras se secaron en un horno a 120 °C durante 30 minutos despues de la impresion del aislante, y tras la impresion de los contactos de
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plata finales. Tambien se determinaron las caractensticas electricas de la estructura del dispositivo, sin aplicacion de capas semiconductoras.
Se usaron dos polvos de silicio diferentes en la formulacion de las tintas: silicio grado metalurgico 2503, de Silicon Smelters (Pty) Ltd., Polokwane, Sudafrica, molido durante tres horas en un pulverizador orbital; y nanopolvo de silicio intrrnseco, de MTI Crystal Corp., que tema un tamano de partfcula especificado inferior a 50 nm. Para caracterizar totalmente la influencia del aglomerante, se produjeron tintas con una fraccion volumetrica de silicio en el lfmite inferior del 50 %, que comprendfa 0,4 g de polvo de silicio anadido a una solucion de 200 microlitros del aglomerante respectivo en un volumen apropiado de diluyentes de laca comerciales. Para conseguir el humedecimiento completo del polvo, y similares viscosidades de tinta, la cantidad de disolvente se mantuvo igual para cada tipo de polvo, concretamente 1,2 ml para el silicio de grado metalurgico y 4,8 ml para nanopartfculas intnnsecas mas pequenas. Tras la adicion del polvo, las mezclas se sometieron a ondas sonoras en un bano de ultrasonidos durante dos horas. Aproximadamente se imprimieron cinco microlitros de cada tinta o bien a mano, o bien por goteo, sobre la puerta de una estructura preparada diferente, y se permitio que secaran durante la noche. Las capas impresas mostraron una elevada integridad, formando una pelfcula continua sin quedar polvorientas, mientras que las capas de deposicion por goteo desarrollaron grietas superficiales durante el secado. Todas las capas mostraron una buena adhesion al sustrato.
Se determinaron las curvas caractensticas de cada estructura usando un sistema de caracterizacion de semiconductores Keithley 4200, para potenciales drenaje-fuente de hasta 20 V, y potenciales de puerta de 0, ±5 V, ±10 V y ±15 V. La geometna y dimensiones de la estructura de ensayo fueron tales que no pudo alcanzarse la saturacion de la corriente drenaje-fuente, y solo se observo un debil efecto de campo. Todos los dispositivos, por lo tanto, presentaron una respuesta lineal, con un desplazamiento para un potencial de puerta aplicado que indicaba una resistencia puerta-drenaje finita.
Se muestra en la Figura 4 la conductancia fuente-drenaje para cada dispositivo, despues de la correccion por la corriente puerta-drenaje, en funcion del potencial de puerta aplicado. Como puede verse, la conductancia es mas alta para las capas impresas comparadas con la estructura del dispositivo desnudo, indicando que hay una conectividad electrica entre las partfculas, incluso con las elevadas fracciones de aglomerante usadas. Tambien, la conductancia depende del potencial de puerta aplicado, confirmando que las capas impresas son realmente semiconductoras. Estos efectos son mucho menos pronunciados para la capa de deposicion por goteo mostrada, sugiriendo que la conexion entre las partfculas, o las partfculas y los contactos electricos, se inhibe por la dispersion o separacion de fase de las partfculas.

Claims (24)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
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    50
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    60
    65
    REIVINDICACIONES
    1. Un metodo para la produccion de una tinta semiconductora imprimible, comprendiendo el metodo la mezcla de una cantidad de partfculas de material semiconductor en partfculas con una cantidad de aglomerante, en el que las partfculas tienen un tamano de partfcula en el intervalo de 5 nanometros a 10 micras y tienen una funcionalidad semiconductora, y en el que el aglomerante es un material auto-polimerizable que comprende un aceite natural, o un derivado o analogo sintetico del mismo, para producir una tinta con propiedades semiconductoras, caracterizado por que la relacion volumetrica del material semiconductor en partfculas sobre el aglomerante es superior al 50 % y que el material semiconductor en partfculas comprende silicio.
  2. 2. Un metodo de acuerdo con la reivindicacion 1 caracterizado por que el aglomerante comprende un polfmero natural formado por auto-polimerizacion de un precursor que consiste en un aceite natural, o sus derivados incluyendo acidos grasos insaturados puros, mono y di-gliceridos, o esteres de metilo y etilo de los acidos grasos correspondientes.
  3. 3. Un metodo de acuerdo con la reivindicacion 2 caracterizado por que el aglomerante comprende un aceite secante o semisecante, o una mezcla de aceites secantes y semisecantes.
  4. 4. Un metodo de acuerdo con la reivindicacion 3 caracterizado por que el aceite es un aceite secante que contiene uno o mas acidos octadecanoicos, acidos octadecadienoicos y/o acidos octadecatrienoicos.
  5. 5. Un metodo de acuerdo con la reivindicacion 4 caracterizado por que el aceite secante es aceite de linaza o de tung.
  6. 6. Un metodo de acuerdo con la reivindicacion 3 caracterizado por que el aceite es un aceite semisecante que comprende aceite de soja, semilla de algodon o ricino.
  7. 7. Un metodo de acuerdo con la reivindicacion 2 caracterizado por que el aglomerante es un acido octadecadienoico o un acido octadecatrienoico o una mezcla de los mismos.
  8. 8. Un metodo de acuerdo con la reivindicacion 7 caracterizado por que el aglomerante es acido linolenico.
  9. 9. Un metodo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 caracterizado por que incluye mezclar el aglomerante con un disolvente.
  10. 10. Un metodo de acuerdo con la reivindicacion 9 caracterizado por que el disolvente comprende etanol, acetona o diluyentes de laca.
  11. 11. Un metodo de acuerdo con la reivindicacion 1 caracterizado por que la relacion volumetrica del material de semiconductor en partfculas sobre aglomerante es superior a 80 %.
  12. 12. Un metodo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11 caracterizado por que el material semiconductor en partfculas tiene un tamano de partfcula en el intervalo de 50 nanometros a 500 nanometros.
  13. 13. Un metodo de acuerdo con la reivindicacion 12 caracterizado por que el material semiconductor en partfculas tiene un tamano de partfcula en el intervalo de 100 nanometros a 300 nanometros.
  14. 14. Un metodo de produccion de un componente electronico o conductor que comprende la preparacion de una tinta semiconductora de acuerdo con el metodo de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, aplicando la tinta semiconductora para el curado para definir el componente o conductor sobre el sustrato.
  15. 15. Un metodo de acuerdo con la reivindicacion 14 caracterizado por que incluye la aplicacion de tinta semiconductora al sustrato como una laca que comprende el aglomerante y el material semiconductor en partfculas.
  16. 16. Un metodo de acuerdo con la reivindicacion 14 caracterizado por que incluye la aplicacion de la tinta semiconductora al sustrato como un barniz que comprende el aglomerante, el material semiconductor en partfculas y un disolvente.
  17. 17. Un metodo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 14 a 16 caracterizado por que comprende la aplicacion de la tinta semiconductora en una aplicacion unica.
  18. 18. Un metodo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 14 a 16 caracterizado por que comprende la aplicacion de la tinta semiconductora en multiples capas para definir un componente electronico con las caractensticas semiconductoras deseadas.
  19. 19. Un metodo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 14 a 18 caracterizado por que incluye permitir que la tinta semiconductora cure en condiciones ambientales.
  20. 20. Un metodo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 14 a 19 caracterizado por que el sustrato es
    5 ngido y comprende metal, vidrio o plasticos o papel.
  21. 21. Un metodo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 14 a 19 caracterizado por que el sustrato es flexible y comprende metal, plasticos o papel.
    10 22. Un metodo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 14 a 21 caracterizado por que incluye la
    aplicacion de la tinta semiconductora al sustrato en una capa que tiene un grosor en el intervalo de 0,1 a 500 micras.
  22. 23. Un metodo de acuerdo con la reivindicacion 22 caracterizado por que la tinta semiconductora se aplica al sustrato en una capa que tiene un grosor en la zona de las 100 micras.
    15
  23. 24. Una tinta semiconductora producida con el metodo de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13.
  24. 25. Un componente electronico o conductor producido con el metodo de una cualquiera de las reivindicaciones 14 a 23.
    20
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