A día de hoy es posible imprimir grandes series de transistores plásticos y flexibles para su uso en pantallas. No obstante, el rendimiento de estos aparatos electrónicos flexibles no es lo suficientemente consistente como para su uso en dispositivos comerciales. Un nuevo método para imprimir una gran variedad de componentes orgánicos semiconductores tales como polímeros está resultando ser más fiable—y además, mejora el rendimiento de un gran número de estos materiales.

Los componentes electrónicos orgánicos son más baratos que los componentes electrónicos basados en silicio, aunque su rendimiento suele ser peor. Por tanto se acaban utilizando en aplicaciones donde el tamaño del área es importante pero el rendimiento no necesita ser tan alto como, por ejemplo, dentro del procesador de un ordenador. La dificultad de fabricar estos componentes de forma consistente es algo que los ha mantenido alejados de su uso en los dispositivos comerciales.

En particular, la calidad de las capas de película utilizadas para frabricar transistores orgánicos a menudo varía a nivel molecular. Cuando más lisas y homogéneas son las capas de película, más facilidad poseen para transportar electrones. Por tanto, Zhenan Bao, profesora asociada de química en la Universidad de Stanford, ha desarrollado una serie de técnicas para fabricar película orgánica lisa y de alto rendimiento.

“Este trabajo es muy importante a la hora de ayudarnos a comercializar aparatos de alto rendimiento,” afirma Vitaly Podzorov, profesor de química en la Universidad de Rutgers.

El grupo de Bao fabrica mejores transistores orgánicos puesto que se centra en la capa que reside directamente debajo del material semiconductor que transporta los electrones. En estos aparatos, la corriente eléctrica fluye por el punto de contacto entre el semiconductor y esta capa subyacente. Aunque dicha capa subyacente es aislante, las propiedades de la zona de contacto entre la capa y el semiconductor determinan la velocidad con la que los electrones se mueven a través del dispositivo. Si la superficie es rugosa, los electrones pueden verse atrapados y el rendimiento del aparato disminuye.

Para fabricar esta capa, Bao rodea una película de polímero con silane (un material aislante) seguido de una cola de carbono hidrofóbico. “Se ensambla automáticamente, y después de limpiarlo y tratarlo acabas obteniendo una única capa de composición muy ordenada,” señala Bao. Después, su equipo depositó varios semiconductores orgánicos encima de estas superficies y descubrió que también crecieron en capas lisas y constantes. “Si se colocan sobre una superficie desordenada, crecen como islas en vez de cómo planicies,” dejando agujeros que impiden el fluir de los electrones, afirma. Lo que hace que su método funcione tan bien, según ella, es la estructura de las moléculas en la capa aislante. “Creemos que al colocar colas hidrofóbicas sobre la superficie en grupos de alta densidad, lo que hicimos fue bajar la barrera que impide el ensamblaje de los semiconductores.”

Más tarde, los investigadores de Stanford hicieron pruebas para determinar el rendimiento de estos aparatos. Cuando el pentaceno, uno de los semiconductores orgánicos más utilizados, se deposita sobre esta nueva superficie en vez de sobre la superficie convencional, su capacidad para llevar carga eléctrica se duplica. Los otros tipos de semiconductores que el equipo de Bao pusieron a prueba también demostraron unas ganancias en rendimiento similares. “Hay quien mataría por tener ganancias del doble de rendimiento, y mucho más si hablásemos de ganancias 10 veces mayores,” señala Hagen Klauk, director del grupo de electrones orgánicos en el Instituto Max Planck para Investigaciones de Estado Sólido en Stuttgart, Alemania. Señala que, más importante aún, “cada vez que lo intenta, Bao consigue fabricar capas muy bien ensambladas.”

Esta consistencia resulta vital, afirma Do Hwan Kim, investigador del grupo de dispositivos de pantalla del Instituto de Tecnología Avanzada de Samsung en Korea del Sur. “Para que los semiconductores orgánicos se puedan aplicar comercialmente en el mercado de las pantallas, es crucial que podamos obtener facilidad de reproducción y fiabilidad,” afirma.

Bao señala que su técnica es simple y que se debería poder ampliar a áreas más grandes, y aplicarse a otros sustratos, aunque los investigadores de Stanford aún no han fabricado estos aparatos sobre superficies flexibles. El siguiente paso consiste en probar el método de Bao a gran escala.