Flexible Siliziumschaltkreise

Eigentlich eignet sich das spröde Silizium nicht für flexible Elektronik. Doch nun konnten Forscher biegbare Siliziumschaltkreise entwickeln.

Artikel erschienen in Swiss IT Magazine 2008/07

     

Flexible Schaltkreise sind seit Jahren Forschungsgegenstand, sind sie doch die einzige Möglichkeit, um beispielsweise rollbare Displays oder biomedizinische Implantate herzustellen. Zum Einsatz kommen dabei organische Halbleiter, die allerdings für viele Anwendungen zu langsam sind. Die leistungsfähigeren Siliziumschaltkreise können nicht gebogen werden.


Forscher um John Rogers von der Universität Illinois haben es mit einem Trick nun aber doch geschafft, die Siliziumschaltkreise zu biegen. Der Trick basiert darauf, dass die Schaltkreise inklusive Transistoren, Verstärkern und logischer Schaltungen so stark verschlankt werden, dass sie aufgrund der Mechanik gar nicht mehr brechen können.

Die von den Forschern entwickelten Schaltkreise sind nur noch 1,5 Mikrometer dick und können, eingebettet in Plastik oder Gummi, gefaltet werden. Voraussetzung ist, dass die Schaltkreise auf der mechanisch neutralen Ebene des Trägermaterials untergebracht werden. Denn dort heben sich die auftretenden Zug- und Druckkräfte bei Verformung des Materials weitgehend auf.

Werden die Schaltkreise dagegen auf einem bereits gestreckten Träger aufgebracht, ziehen sich Träger und Schaltkreis bei Entlastung zusammen, sodass der Schaltkreis sich in Wellenform zusammenfaltet und jederzeit wieder gestreckt werden kann. Da im Voraus bekannt ist, wie sich die Wellen bilden, können die Schaltkreise so konstruiert werden, dass sich die empfindlichen Materialen an Stellen befinden, die nicht gebogen werden. Leistungsmässig sollen die flexiblen Schaltungen an ihre unbiegsamen Pendants herankommen.
Nebst Design-Verbesserungen arbeiten die Forscher an ersten Anwendungen, vor allem aus dem medizinischen Bereich.




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