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Un circuit imprimé en nanotubes de carbone
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Une équipe de chercheurs de l'Université de Nagoya (Japon), en collaboration avec une équipe de chercheurs de l'Université d'Aalto (Finlande), a réussi à fabriquer sur un substrat plastique un circuit imprimé en nanotubes de carbone.
Le développement de circuits imprimés souples suscite un grand intérêt de la part des industriels, notamment pour la fabrication de papier électronique. Plusieurs techniques pour fabriquer des TFT (transistors à couches minces) souples existent à ce jour. L'une consiste à utiliser des semi-conducteurs en silicium ou en oxyde de zinc, mais les procédés de fabrication sont complexes (traitement thermique, procédé sous vide). L'utilisation de matériaux organiques est également à l'étude mais ces derniers présentent encore une faible mobilité des électrons. Une autre solution très prometteuse est l'emploi de nanotubes de carbone, connus pour leur haute mobilité des électrons.
Jusqu'à présent, les scientifiques pouvaient produire des transistors avec des nanotubes de carbone par une méthode d'enrobage, à partir d'une solution liquide de nanotubes. Il est néanmoins difficile, selon les chercheurs, d'obtenir par cette méthode de fines couches uniformes. De plus, il est difficile de se débarrasser entièrement du solvant.
L'équipe nippo-finlandaise a donc développé un nouveau procédé de fabrication de nanotubes de carbone par dépôt chimique en phase vapeur. Ils sont ensuites filtrés puis transposés sur le substrat plastique. Cette technique permet d'obtenir des couches uniformes et pures (sans solvant). De plus, elle peut être utilisée dans un procédé roll-to-roll, une méthode rapide et économique d'impression de circuits électriques sur un substrat flexible, qui consiste à déposer un circuit électrique sur un substrat enroulé sous forme de bobine que l'on déroule au fur et à mesure de l'opération.
Les transistors obtenus par cette méthode présentent de meilleures caractéristiques que ceux obtenus par la méthode par enrobage. Ainsi, dans le procédé habituel par enrobage, les nanotubes de carbone sont dispersés par ultrason, ce qui a tendance à réduire leur taille. De plus, la présence du solvant augmente la résistance électrique au niveau des connections entre les nanotubes. La mobilité des électrons dans les TFT obtenus s'en retrouve réduite (1 cm2/V.s). Avec la nouvelle méthode, les nanotubes de carbone, purs, conservent une taille plus longue. Les chercheurs ont ainsi obtenus une mobilité de 35 cm2/V.s. De même, les transistors se caractérisent par un rapport Ion/Ioff plus élevé (6.10^6) que celui de ceux fabriqués en utilisant la méthode précédente (10^4 à 10^5).
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