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Bibliographic Metadata

Title
Anodised 3D-oxide architecture for plastic electronics / eingereicht von DI Christian Michael Siket
AuthorSiket, Christian Michael
CensorBauer, Siegfried ; Hassel, Achim Walter
PublishedLinz, 2016
Descriptionvii, 116 Blätter : Illustrationen
Institutional NoteUniversität Linz, Dissertation, 2016
LanguageEnglish
Bibl. ReferenceOeBB
Document typeDissertation (PhD)
Keywords (DE)Elektrochemie / Anodisierung / Oxide / flexible Elektronik / Memristor / metal deposition
Keywords (EN)electrochemisty / anodisation / oxides / flexible electronics / memristors / metal deposition
Keywords (GND)Polymerelektronik / Memristor / Anodische Oxidation <Oberflächenbehandlung> / Metallabscheidung
URNurn:nbn:at:at-ubl:1-11739 Persistent Identifier (URN)
Restriction-Information
 The work is publicly available
Files
Anodised 3D-oxide architecture for plastic electronics [58.73 mb]
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Abstract (English)

Oxide electronics has potential applications in future mobile communication gadgets, mobile health devices, body sensors, and large area flexible electronics. Oxides fabricated by electrochemical anodisation offer properties essential for fabrication of electronic components, sensors, and functional surfaces. This work is concerned with the fabrication and structuring of such anodic oxides and its application for flexible oxide electronics on plastics.

By extending anodisation into a printing process by means of the Scanning Droplet Cell Microscopy (SDCM) technology, it enables 2D patterning of metal-oxide structures. Expanding this idea into the third dimension leads to a rapid prototyping process for 3D structures, much like 3D-printing. The deposition and growth of metals and oxides is addressed via in depth electrochemical growth studies of anodic oxides on different substrates, such as plastic, glass, and silicon substrates. The fabricated oxides where then integrated into organic amplifiers for biological signals detection on the human body. The high quality of the employed oxide enabled significant advances in signal transmission. Therefore it becomes possible to record data over the whole range of frequencies found in human body signals. The possibilities of anodic oxides as a building block for oxide electronics were further exploited by fabrication of more complex circuit elements, including memristors, diodes, multilayer capacitors, and rectifiers. Through this development the technology becomes ready to advance into applications with more complex circuitry and devices.

This works opens new avenues for anodisation, by showing its potential for the fabrication of plastic oxide electronics.

Abstract (German)

Die Elektronik der Zukunft wird, durch Entwicklung von mobile Geräten, medizinischen Überwachungstools, Körpersensoren und großflächiger, flexibler Elektronik, eng in unser tägliches Leben integriert sein. Oxid-Elektronik ist eine aufstrebende und vielversprechende Technologie zur Realisierung solcher Funktionalitäten. Der elektrochemische Prozess der Anodisation ist eine Möglichkeit zur Herstellung von Oxiden mit einer großen Bandbreite an Eigenschaften, die essentiell sind für die Herstellung von Elektronikbauteilen, Sensoren und funktionalen Oberflächen. Diese Arbeit beschäftigt sich mit dem Problem der Herstellung und Strukturierung von anodischen Oxiden und deren Nutzung für flexible Oxid-Elektronik auf Plastiksubstraten.

Die rapid-prototyping-artige Strukturierung von zweidimensionalen Metall-Oxid-strukturen wird durch einen neuartigen anodischen Druckprozess ermöglicht, der durch eine Weiterentwicklung der Scanning Droplet Cell Microscopy (SDCM) Technologie erreicht wurde. Analog zu einem 3D-Druckprozess, wurde diese Methode anschließend weiterentwickelt, um die Herstellung von dreidimensionalen Metall-Oxid-Strukturen zu erlauben. Neben der Strukturierung ist auch das Wachstum von Oxiden von großer Bedeutung. Die Einflüsse des Substrates auf die Abscheidung von Metallen und das Wachstum von anodischen Oxiden wird durch grundlegende elektrochemische Materialanalysen adressiert. Hierbei werden Unterschiede zwischen Plastik-, Glas- und Siliziumsubstraten untersucht. Die anodischen Oxide werden anschließend in organische Verstärker für biologische Signale integriert. Die hervorragende Qualität der Oxide ermöglicht hierbei eine Verbesserung der Verstärkung und Signalübertragung, sodass sämtliche in menschlichen Biosignalen auftauchenden Frequenzen übertragen werden können. Das Potential der anodischen Oxide als Bestandteil von komplexeren Oxid-Elektronikbauteilen, wird hiernach demonstriert durch die Fertigung von Memristoren, Dioden, Mehrschichtkondensatoren und Gleichrichtern. Durch diese Weiterentwicklungen ist eine Anwendung von anodischen Oxiden in komplexeren flexiblen Schaltungen und Devices denkbar.

Diese Arbeit zeigt neue, potentielle Anwendungsmöglichkeiten der Anodisation, als Fabrikationsmethode für Oxid-Elektronik auf flexiblen Plastiksubstraten, auf.

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