High-performance printed electronics based on inorganic semiconducting nano to chip scale structures

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The Printed Electronics (PE) is expected to revolutionise the way electronics will be manufactured in the future. Building on the achievements of the traditional printing industry, and the recent advances in flexible electronics and digital technologies, PE may even substitute the conventional silicon-based electronics if the performance of printed devices and circuits can be at par with silicon-based devices. In this regard, the inorganic semiconducting materials-based approaches have opened new avenues as printed nano (e.g. nanowires (NWs), nanoribbons (NRs) etc.), micro (e.g. microwires (MWs)) and chip (e.g. ultra-thin chips (UTCs)) scale structures from these materials have been shown to have performances at par with silicon-based electronics. This paper reviews the developments related to inorganic semiconducting materials based high-performance large area PE, particularly using the two routes i.e. Contact Printing (CP) and Transfer Printing (TP). The detailed survey of these technologies for large area PE onto various unconventional substrates (e.g. plastic, paper etc.) is presented along with some examples of electronic devices and circuit developed with printed NWs, NRs and UTCs. Finally, we discuss the opportunities offered by PE, and the technical challenges and viable solutions for the integration of inorganic functional materials into large areas, 3D layouts for high throughput, and industrial-scale manufacturing using printing technologies.

참고문헌 (Reference)

1 W. T. Navaraj, 11 : 501-, 2017

2 S. Park, 325 : 977-, 2009

3 H. -J. Kim-Lee, 115 : 143513-, 2014

4 Y. -L. Loo, 124 : 7654-, 2002

5 A. Carlson, 22 : 4476-, 2012

6 S. Y. Yang, 24 : 2117-, 2012

7 H. Zhou, 9 : 1-, 2019

8 C. H. Lee, 8 : 8746-, 2014

9 J. Yoon, 465 : 329-, 2010

10 J. A. Rogers, 477 : 45-, 2011

11 X. Feng, 99 : 141903-, 2011

12 K. J. Lee, 100 : 124507-, 2006

13 Y. Sun, 88 : 3-, 2006

14 J. Seo, 28 : 1707102-, 2018

15 A. Abdelhalim, 61 : 72-, 2013

16 Q. N. Thanh, 24 : 4499-, 2012

17 C. L. Pint, 4 : 1131-, 2010

18 J. Huang, 674-677, 2009

19 F. N. Ishikawa, 3 : 73-, 2009

20 D. Song, 11 : 7431-, 2017

21 Q. Cao, 18 : 304-, 2006

22 S. J. Kang, 7 : 3343-, 2007

23 A. Vilouras, 64 : 2038-, 2017

24 H. Heidari, 4 : 031101-, 2017

25 S. W. Bedell, 46 : 152002-, 2013

26 J. Yang, 100 : 79-, 2019

27 D. Akinwande, 5 : 5678-, 2014

28 Y. Cui, 291 : 851-, 2001

29 J. -J. Huang, 41 : 245502-, 2008

30 T. Takahashi, 4 : 5855-, 2010

31 J. -H. Ahn, 314 : 1754-, 2006

32 X. Liang, 7 : 3840-, 2007

33 Y. -K. Chang, 20 : 195302-, 2009

34 S. Gupta, 20 : 6810-, 2020

35 S. Gupta, 19 : 435-, 2019

36 S. Gupta, 168 : 662-, 2016

37 N. Yogeswaran, 113 : 14102-, 2018

38 H. Heidari, 16 : 8736-, 2016

39 S. Gupta, 63 : 2200-, 2016

40 C. G. Núñez, 18 : 7881-, 2018

41 T. KimKim, 104 : 51901-, 2014

42 J. Yoon, 7 : 907-, 2008

43 R. F. Service, 328 : 304-, 2010

44 S. Naureen, 11 : 4805-, 2011

45 S. Fernández-Garrido, 1 : 1893-, 2019

46 Y. Sun, 87 : 83501-, 2005

47 E. Menard, 86 : 93507-, 2005

48 J. H. Ahn, 27 : 460-, 2006

49 R. Dahiya, 136 : 57-, 2015

50 S. Khan, 4 : 189-, 2016

51 S. Mack, 88 : 213101-, 2006

52 H. C. Ko, 6 : 2318-, 2006

53 A. J. Baca, 47 : 5524-, 2008

54 Z. Yang, 17 : 2979-, 2017

55 M. Bollani, 10 : 57-, 2020

56 A. M. Raya, 12 : 815-, 2020

57 J. Liu, 99 : 243102-, 2011

58 K. J. Lee, 1 : 1164-, 2005

59 W. Yang, 96 : 121107-, 2010

60 A. S. Dahiya, 9 : 573-, 2017

61 A. S. Dahiya, 9 : 379-, 2014

62 J. B. Hannon, 440 : 69-, 2006

63 C. G. Núñez, 555 : 42-, 2014

64 H. J. Fan, 15 : 1401-, 2004

65 Z. R. Dai, 13 : 9-, 2003

66 C. D. Scott, 72 : 573-, 2001

67 A. I. Persson, 3 : 677-, 2004

68 J. L. Lensch-Falk, 19 : 849-, 2009

69 S. V. Thombare, 1 : 61101-, 2013

70 H. Cui, 15 : 3640-, 2015

71 Q. Sun, 12 : 11711-, 2020

72 E. O. Polat, 5 : 16744-, 2015

73 S. Khan, 25 : 125019-, 2015

74 Y. Qi, 3 : 1275-, 2010

75 R. S. Dahiya, 13 : 4030-, 2013

76 A. M. Hussain, 28 : 4219-, 2016

77 D. Shahrjerdi, 13 : 315-, 2013

78 Z. Dong, 105 : 104681-, 2020

79 Y. Lin, 11 : 651-, 2019

80 S. Gupta, 221 : 111157-, 2020

81 N. H. Tea, 6 : 363-, 1997

82 Y. S. Kim, 107 : 65-, 2013

83 A. Vilouras, 2020

84 T. Takahashi, 131 : 2102-, 2009

85 C. M. Lieber, 32 : 99-, 2007

86 Y. Sun, 19 : 1897-, 2007

87 Z. Fan, 21 : 3730-, 2009

88 J. Yao, 8 : 329-, 2013

89 H. Song, 24 : 285302-, 2013

90 Y. Kumaresan, 2000058-, 2020

91 X. Han, 3 : 9-, 2019

92 S. Gupta, 2 : 8-, 2018

93 A. Hurtado, 12 : 30-, 2018

94 B. Guilhabert, 10 : 3951-, 2016

95 M. C. McAlpine, 6 : 379-, 2007

96 R. Yerushalmi, 91 : 203104-, 2007

97 G. Zheng, 16 : 1890-, 2004

98 J. Xiang, 441 : 489-, 2006

99 Y. Oshima, 360 : 772-, 2018

100 H. Li, 9 : 4023-, 2019

101 K. J. Yu, 1 : 1-, 2017

102 R. Dahiya, 107 : 2016-, 2019

103 R. Dahiya, 107 : 2011-, 2019

104 W. Wu, 9 : 7342-, 2017

105 U. Zschieschang, 7 : 5522-, 2019

106 H. Matsui, 75 : 105432-, 2019

107 H. Ling, 2 : 1800070-, 2018

108 J. S. Chang, 7 : 7-, 2017

109 M. Berggren, 6 : 3-, 2007

110 Z. Lou, 3 : 1-, 2015

111 Z. Liu, 44 : 161-, 2015

112 S. Chung, 6 : 2019

113 Q. Huang, 4 : 1-, 2019

114 A. Carlson, 24 : 5284-, 2012

115 A. Ejaz, 570 : 322-, 2020

116 H. -D. Yu, 42 : 6006-, 2013

117 D. Shakthivel, 1 : 3568-, 2019

118 R. G. Hobbs, 24 : 1975-, 2012

119 C. Opoku, 26 : 355704-, 2015

120 S. Boubenia, 7 : 1-, 2017

121 H. Sun, 216 : 1800420-, 2019

122 S. Khan, 86-, 2014

123 A. S. Dahiya, 3 : 1700249-, 2018

124 K. Nadaud, 112 : 63901-, 2018

125 O. Graton, 7 : 915-, 2013

126 Y. Sun, 1 : 1052-, 2005

127 Y. Sun, 4 : 1953-, 2004

128 C. G. Núñez, 10 : 3058-, 2018

129 M. Dejarld, 11 : 5259-, 2011

130 W. K. Choi, 8 : 3799-, 2008

131 J. De Boor, 21 : 095302-, 2010

132 B. Damilano, 12 : 45007-, 2019

133 K. Kim, 10 : 2020

134 E. Song, 19 : 590-, 2020

135 K. Lee, 4 : 148-, 2020

136 F.A. Hassani, 6 : eaba0412-, 2020

137 P. C. Y. Chow, 32 : 1902045-, 2020

138 C. Jiang, 363 : 719-, 2019

139 Z. Lin, 2 : 378-, 2019

140 E. S. Hosseini, 12 : 9008-, 2020

141 M. A. Kafi, 20 : 6794-, 2020

142 J. C. Yang, 31 : 1-, 2019

143 S. Niu, 2 : 361-, 2019

144 H. U. Chung, 363 : 2019

145 T. R. Ray, 119 : 5461-, 2019

146 Y. Ling, 1904664 : 1-, 2019

147 M. Bhattacharjee, 165 : 112333-, 2020

148 W. Navaraj, 1 : 1900051-, 2019

149 O. Ozioko, 28 : 1344-, 2020

150 L. Manjakkal, 9 : 1-, 2019

151 L. Manjakkal, 6 : 1802251-, 2019

152 Z. Jiang, 31 : 1903446-, 2019

153 T. Someya, 37 : 382-, 2019

154 R. Dahiya, (1975) : 31-, 2015

155 S. Khan, 15 : 3164-, 2015

156 W. Gao, 52 : 523-, 2019

157 Y. Yu, 32 : 1902083-, 2020

158 C. G. Núñez, 4 : 1-, 2018

159 W. T. Navaraj, 4 : 1-, 2018

160 T. J. Wallin, 3 : 84-, 2018

161 C. Linghu, 2 : 1-, 2018

162 C. G. Núñez, 27 : 1606287-, 2017

163 R. Dahiya, 107 : 247-, 2019

164 C. Koutsiaki, 19 : 58-, 2019

165 N. L. Vaklev, 6 : 1900173-, 2019

166 M. Fattori, 40 : 1682-, 2019

167 K. Fukuda, 29 : 1602736-, 2017

168 L. Manjakkal, 32 : 1907254-, 2020

169 T. Sekitani, 22 : 2228-, 2010

170 E. Ozer, 3 : 419-, 2020

171 F. Liu, 4 : 0446-, 2020

172 A. Liu, 135 : 85-, 2019

173 L. Manjakkal, 109 : 100635-, 2020

174 A. Javey, 7 : 773-, 2007

175 Z. Fan, 105 : 11066-, 2008

176 Z. Fan, 8 : 20-, 2008

177 Y. Sun, 2 : 1330-, 2006

178 A. Zumeit, 1901023-, 2020

179 X. Feng, 5 : 3326-, 2011

180 G. Zhu, 10 : 3151-, 2010

181 L. Mai, 9 : 826-, 2009

182 G. Yu, 2 : 372-, 2007

183 R. Bian, 4 : 1816-, 2019

184 X. Zhou, 8 : 1511-, 2014

185 K. Takei, 9 : 821-, 2010

186 Q. Cao, 454 : 495-, 2008

187 W. Lu, 6 : 841-, 2007

188 G. A. T. Sevilla, 7 : 147-, 2017

189 J. A. Rogers, 327 : 1603-, 2010

190 N. Martirosyan, 76 : 485-, 2011

191 R. S. Dahiya, 11 : 3216-, 2011

192 R. S. Dahiya, 13 : 4121-, 2013

193 W. Dang, 1-4, 2018

194 D. J. Lipomi, 6 : 788-, 2011

195 G. -H. Lee, 7 : 7931-, 2013

196 A. L. Elías, 7 : 5235-, 2013

197 A. S. Dahiya, 6 : 19232-, 2016

198 A. S. Dahiya, 107 : 33105-, 2015

199 F. Liu, 13 : 3257-, 2019

200 Z. Liu, 1 : 131-, 2013

201 J. Lee, 23 : 986-, 2011

202 M. Soni, 378 : 20190156-, 2020

203 M. Soni, 1 : 2020

204 W. Dang, 107 : 192-, 2018

205 J. Yoon, 3 : 1313-, 2015

206 W. Dang, 2 : 13003-, 2017

207 A. S. Dahiya, 167 : 37516-, 2020

208 R. S. Dahiya, 26 : 1-, 2010

209 R. S. Dahiya, 104 : 1-, 2010

210 T. -S. Kim, 58 : 437-, 2019

211 H. E. Lee, 28 : 1-, 2018

212 J. W. Jeong, 5 : 5387-, 2014

213 M. Ntagios, 1900080-, 2020

214 H. Ota, 1 : 1600013-, 2016

215 M. Bhattacharjee, 2020

216 A. Jamshidi, 2 : 86-, 2008

217 J. C. Shin, 6 : 11074-, 2012

218 J. C. Shin, 7 : 5463-, 2013

219 S. M. F. Cruz, "Printing Technologies on Flexible Substrates for Printed Electronics"

220 S. S. Su, "Commer Nanotechnologies–A Case Study Approach" Springer International Publishing 15-29, 2018

221 C. G. Núñez, "Cambridge Univ. Press"

222 D. Shakthivel, "Cambridge Univ Press"