La electrónica plástica u orgánica se suele entender como componentes electrónicos basados en polímeros , que son semiconductores en diodos emisores de luz y reemplazan completamente al silicio en los microcircuitos .
En 2000, Alan McDiarmid de la Universidad de Pensilvania , Alan Heeger de la Universidad de California en Santa Bárbara y Hideki Shirakawa de la Universidad de recibieron el Premio Nobel de Química por ser los primeros en convertir el plástico en un conductor eléctrico . Este descubrimiento y los resultados de otros estudios de las propiedades eléctricas de los materiales orgánicos allanaron el camino para la nueva electrónica basada en materiales orgánicos.
En 2004, el plástico "Oligotron" (Oligotron) fue creado por la empresa estadounidense TDA Research en virtud de un contrato con la American National Science Foundation . El nuevo material se diferencia de las muestras anteriores de la llamada electrónica orgánica por su insolubilidad en agua.
Antes de Oligotron, la mejor opción de base para una variedad de productos electrónicos orgánicos, como los diodos orgánicos emisores de luz, era Pedot soluble en agua ( polietilendioxitiofeno ).
Más tarde, Polymer Vision , la "incubadora de tecnología" de Philips , fabricó una pantalla de 5" de diagonal con un radio de curvatura de 2 cm.
Paralelamente a Philips y otras empresas líderes, empresas jóvenes participaron en la investigación, incluidas Cambridge Display Technologies (CDT) y Plastic Logic , dos empresas de investigación con sede en el Laboratorio Cavendish de la Universidad de Cambridge .
CDT ha podido crear LED basados en polielectrolitos (PLED, que son un subgrupo de OLED ) que se pueden aplicar a sustratos moldeables e incluso flexibles, como láminas de PET .
Plastic Logic se especializó originalmente en el uso de polímeros exóticos ( semiconductores y conductores ) y metales en transistores de película delgada (TFT), que se utilizan en tableros de interconexión de matriz activa que controlan pantallas y realizan otras funciones.
Actualmente, Plastic Logic es la firma de investigación más grande en el desarrollo de electrónica plástica y una de las pocas compañías en el mundo en desarrollar tecnología de interconexión de polímeros.
Se utilizan varios tipos diferentes de polímeros, conductores y semiconductores, para crear componentes electrónicos de plástico. Plastic Logic utiliza una serie de proveedores, sobre todo Dow Chemical , que fabrica polietilendioxitiofeno/ácido poliestireno sulfónico (PDOT/PSS) y polidioctilfluorocobitiofeno (F8T2).
Plastic Logic ha firmado un acuerdo mutuo de intercambio de licencias con Epson . Siemens entró en una empresa conjunta con la imprenta Kurz . Varias empresas químicas líderes también están involucradas en este movimiento.
En enero de 2011, Rosnano invirtió $150 millones en Plastic Logic y se firmó un acuerdo para establecer una planta para la producción de electrónica plástica de nueva generación en Zelenograd .
Los materiales orgánicos son inferiores a los tradicionales en muchos aspectos. Los procesos técnicos modernos permiten producir circuitos multicapa de concentración extremadamente alta a partir de silicio (hasta estándares tecnológicos de 18 nm). La gran cantidad de portadores libres en el silicio y su baja masa efectiva (en comparación con los polímeros disponibles) permiten que los componentes de microcircuitos de silicio funcionen a altas frecuencias, hasta terahercios (en circuitos lógicos). Incluso se pueden lograr frecuencias más altas usando arseniuro de galio .
Las conexiones en los procesos tradicionales se realizan con aluminio , cobre e incluso oro , excelentes conductores de la electricidad. Las tecnologías de inyección de tinta utilizadas en la electrónica de plástico ahora implican el uso de compuestos poliméricos o pastas conductoras que contienen metal, que son notablemente inferiores al metal puro.
Parece extremadamente dudoso que en un futuro previsible, los circuitos de polímero alcancen características que sean de alguna manera comparables a los de silicio (para la segunda mitad de 2011, el procesador de plástico más rápido tiene una frecuencia de reloj de varios kilohercios, que es millones de veces menos que la frecuencia típica de los procesadores de silicio y, en general, un rendimiento inferior a los homólogos de silicio en casi mil millones de veces).
Los conductores de polímero también se degradan más rápido y son menos resistentes a la radiación ionizante.
Los materiales orgánicos, a su vez, son más ligeros, más dúctiles y más fáciles de moldear. Además, se puede sintetizar una cantidad infinita de materiales orgánicos reemplazando bloques individuales en ellos, creando así fácilmente materiales con propiedades predeterminadas. Como ilustración, podemos citar pantallas a todo color en diodos emisores de luz orgánicos, donde el verde apareció unos años después de la demostración de un prototipo negro y amarillo; El problema de los LED verdes inorgánicos eficientes aún no se ha resuelto debido a la dificultad de formar un semiconductor con la banda prohibida requerida. La ventaja más importante de estos materiales es su bajo precio en comparación con sus homólogos de silicio.
Una gran ventaja de los componentes electrónicos de plástico es que se pueden fabricar directamente mediante un diseño automatizado a velocidades de producción muy altas. El proceso crea superficies grandes, flexibles e imprimibles con inyección de tinta que no requieren los complejos sistemas de fotolitografía y vacío necesarios para crear transistores de silicio cristalino . Las tecnologías de inyección de tinta son fáciles y económicas de reconstruir (no es necesario fabricar un conjunto de máscaras extremadamente costoso, como para el silicio), lo que es extremadamente beneficioso para los circuitos de pequeña escala (menos de decenas de miles). En principio, cada esquema puede ser único, lo que es impensable para la fotolitografía tradicional utilizada en la tecnología de proceso del "silicio".
Las bajas temperaturas de proceso permiten el uso de sustratos económicos y la aplicación de circuitos en la más amplia gama de materiales.
Las desventajas de los semiconductores de plástico (como la baja velocidad de los circuitos basados en ellos) son simplemente insignificantes para muchas aplicaciones, mientras que el costo es un parámetro decisivo. Ejemplos de tales aplicaciones incluyen etiquetas RFID , sensores inteligentes, empaques inteligentes, papel y pantallas electrónicas, etc.