Plastiko slėnis - taip rizikos kapitalistas Hermanas Hauseris iš Londono pakrikštijo vietovę netoli nuo Kembridžo (Anglija), kurioje kuriasi kompanijos, siekiančios iš plastiko padaryti tai, kas Santa Klara grafystėje (Kalifornija) esančiame Silicio Slėnyje buvo sukurta iš silicio ir kitų kristalinių puslaidininkių.
Pirmuosius polimerinių laidininkų tyrimus atliko Kembridžo universiteto Kavendišo laboratorijoje profesorius Richardas Friendas ir jo bendradarbiai. Dešimtojo dešimtmečio viduryje Friendas įkūrė kompaniją Cambridge Display Technology, kuri pradėjo displėjuose pritaikyti šviesą spinduliuojančius polimerus. Kompanija iš įvairių rėmėjų jau yra gavusi apie 25 mln. dolerių.
Friendo naujausioji kompanija yra Plastic Logic. Šią firmą jis su savo bendradarbiu Henningu Sirringhausu įkūrė tam, kad būtų lengviau įdiegti paskutinius plonasluoksnių tranzistorių ir netgi mikroschemų iš organinių laidininkų srities pasiekimus. Prieš metus Kembridžo grupė pranešė sukūrusi panašią į rašalinį spausdintuvą technologiją, skirtą tranzistorių iš plastiko gamybai. Praėjusią vasarą buvo atspausdinti pirmieji bandomieji prietaisai. Technologija pasirodė pakankamai perspektyvi ir jos įdiegimui pavyko iš Hauseriui priklausančios rizikos kapitalo grupės Amadeus Capital Partners gauti apie 2,5 mln. dolerių.
Plastic Logic svarbiausias technologinis pasiekimas - tai jų rašalinių spausdintuvų technologija. Didelę masinės silicio mikroschemų gamybos išlaidų dalį sudaro sudėtingi technologiniai procesai. Raštai padėklų paviršiuje sukuriami naudojant fotolitografiją, įvairios mikroschemų dalys gaminamos dideliame vakuume ir kelių šimtų laipsnio temperatūrose. Silicio mikroelektronikos gamykla paprastai vartoja tik vieno dydžio plokšteles, o tokios gamyklinės įrangos kaina - milijardai dolerių.
Plastic Logic siūlo netrūkią plastiko grandynų, atspausdintų ant plastiko padėklų, o po to sukarpytų į atskirus vienetus, gamybos liniją. Padėklai galbūt bus padaryti iš tos pačios medžiagos kaip ir skaidrios projektoriaus plėvelės. Visi procesai turėtų vykti normaliame slėgyje, todėl nebereikėtų daugybės silicio technologijos atveju vakuume daromų technologinių žingsnių. Taip pat įmanoma būtų atspausdinti kur kas didesnio ploto prietaisus nei silicio technologijos būdu, kas atvertų svarbias pritaikymo dideliuose plokščiuose displėjuose galimybes.
Plastic Logic pagamintas spausdintuvas primena įprastinį rašalinį kompiuterio spausdintuvą. Pjezoelektrinė medžiaga plečiasi, kai prie jos yra prijungiama įtampa, paspaudžia rezervuarą su skysčiu ir užpurškia ant padėklo lašelius. Lašeliuose yra vandenyje išmaišytas organinis laidininkas - poli-(3,4-etilendioksitiofenas), legiruotas polistireno sulfonine rūgštimi, dar vadinama PEDOT/PSS. Lašeliams išdžiūvus jie tampa laidžiu sluoksniu ir sudaro tranzistoriaus ištaką ir santaką. Šie savo ruožtu padengiami puslaidininkinio polimero (9.9-dioktilfluoren-co-bithiofeno) sluoksniu, o po to dielektriniu polivinilfenoliu. Galiausiai yra atspausdinama užtūra.
Labai svarbu yra tai, kaip džiovinami puslaidininkiniai polimerai. Molekulinės grandinėlės privalo išsirikiuoti taip, kad elektronai galėtų lengvai peršokti iš vienos grandinėlės į kitą. Tačiau polimerai yra linkę sudaryti netvarkingus mikrodarinius, sumažinančius elektrono krūvį; dėl šios bėdos anksčiau ir nepavykdavo pagaminti efektyviai dirbančių organinių tranzistorių.
Bet prieš porą metų Sirringhausas ir jo bendradarbiai aptiko, kad kruopščiai parinkus polimerus galima pasiekti tai, kad grandinėlės pačios išsirikiuotų reikalinga tvarka ir krūvininkų judrumas išaugtų iki 0,1 cm2/Vs. Toks dydis yra artimas amorfinio (nekristalinio) silicio judrumui, tačiau žymiai mažesnis nei kristaliniame silicyje, kuris yra vartojamas tradicinėje mikroelektronikoje. Nors ir kaip ten buvo, Plastic Logic tranzistoriai prilygo bent jau silicio giminaičiams.
Grupei taip pat teko įveikti kai kuriuos rašaliniams spausdintuvams būdingus sunkumus, ypač apie 600 taškų colyje ribojamą didžiausią skyrą, atsirandančią dėl atsitiktinių lašelių lėkio trajektorijų. Dėl šios ribos mažiausios atspausdintos detalės būna apie 50 µm dydžio. Kuo mažesnis tranzistorius, tuo trumpesnį nuotolį jame reikia keliauti elektronams ir tuo greičiau prietaisą galima įjungti ir išjungti. Deja, kad būtų spartūs grandynai, iki šios 50 µm ribos trūksta 10 µm.
Taigi, Sirringhausas ir jo kolegos pagerino skyrą. Jie fotolitografijos būdu padengė stiklo padėklo paviršių hidrofobišku poliimido sluoksniu su tranzistoriaus detalių piešiniu. Kai vandeninio tirpalo lašai krinta ant jo paviršiaus, jie, nustumiami nuo hidrofobiškų sričių, sudaro norimą raštą. Iki šiol jau pavyko pagaminti 5 m dydžio detales turinčius tranzistorius ir paprastus logikos grandynus. Šito jau turėtų pakakti kelių dešimčių kilohercų eilių spartoms, tinkamoms taikymams displėjuose.
Sirringhausas mano, jog fotolitografiją bus galima pakeisti kitomis technologijomis, pavyzdžiui, fotoprojektavimu, hidrofiliškame sluoksnyje raštą sukuriant jį apšvietus ultravioletine spinduliuote. Taigi grandyną galima bus pagaminti naudojant vien vienas kitą sekančius dangų sudarymo ir spausdinimo procesus. Fotolitografijos naudojimas kol kas yra aiškus trūkumas, tačiau ilgainiui jį turėtų pavykti pašalinti.
Kur kas sunkiau bus sukurti sudėtingesnius prietaisus. Vieną tranzistorių pagaminti yra gana paprasta; daug sudėtingiau yra tos pačios technologijos būdu sukurti didelį jų kiekį. Sirringhausas planuoja gaminti sudėtingesnio prietaiso prototipą, tačiau kol kas nieko neprasitaria apie tai, koks tai bus prietaisas. Nuo to, kaip pavyks naujojo lusto bandymai, didžia dalimi priklausys ir visa kompanijos Plastic Logic ateitis.
