Avhandling: Tryckt elektronik kräver högklassig yta

I sitt doktorsarbete har diplomingenjör Tommi Kääriäinen utvecklat nanoytbeläggningsmetoder med vars hjälp man kan modifiera en böjbar plastytas egenskaper.

[caption id=“attachment_920” align=“alignright” width=“220” caption=“Tommi Kääriäinen har forskat i yt­beläggningsmetoder som behövs vid framställning av organisk elektronik med rulle-till-rulle-teknik.”][/caption]

Metoden går under benämningen ALD (Atomic Layer Deposition) och med hjälp av den kan man bygga upp tunna skikt av material i atomlager för atomlager, med en noga kontrollerad tjocklek. De tunna plastfilmer – ett par nanometer upp till några tiotals nanometer tjocka – som framställs med ALD-metoden, har klart bättre barriäregenskaper än vad som går att åstadkomma med annan teknik. Barriäregenskaper betyder förmågan hos ett material att inte släppa igenom fukt eller gas. Den här egenskapen är av största vikt när man jobbar med organisk elektronik.

”Här är kravet högst 10-6 gram per kvadratmeter och dag. När det gäller krav på så låga nivåer är ALD en mycket lovande teknik ”, säger Tommi Kääriäinen.

Hans forskning är speciellt inriktad på att kunna utföra ALD-processen i så låga temperaturer att det är möjligt att ytbelägga polymersubstrat (t.ex. plast). Kan man göra det öppnar sig möjligheten att industriellt massproducera organisk elektronik med hjälp av rulle-till-rulle-metoden, det vill säga ett slags boktryckarteknik. På så sätt blir elektroniktillverkningen mycket kostnadseffektiv.

“Man kan dra nytta av mina forskningsresultat i utveckling av rulle-till-rulle-processer.”

Enligt Tommi Kääriäinen dröjer det dock ett tag innan vi får se kommersiella tillämpningar baserade på metoden.

”Beroende på tillämpning talar vi om 5–10 år”.

Produkter där det finns potential i ett tidigt skede är olika slag av böjbar organisk elektronik, till exempel OLED-skärmar (Organic Light Emitting Diode). Kääriäinen tror att tillämpningarna överlag är mindre ytor som mobilskärmar och andra små displayer. Skärmar som går att rulla ihop, belysning som baserar sig på OLED-teknik samt organiska solpaneler är exempel på andra möjliga tillämpningsområden inom rulle-till-rulle-tillverkning.

ALD-forskning görs i dag på många håll i världen, men Finland har långa traditioner inom området.

Patrik Harald, text

Disputation: 19.12.2011 vid Villmanstrands tekniska universitet.

Avhandling: ”Polymer Surface Modification by Atomic Layer Deposition”.

Opponent: Professor Steven George Colorado University, USA.

Kustos: Professor David Cameron, Villmanstrands tekniska  universitet.