Printing ZnO Inks: From Principles to Devices

Abstract

Solution-based printing approaches permit digital designs to be converted into physical objects by depositing materials in a layer-by-layer additive fashion from microscale to nanoscale resolution. The extraordinary adaptability of this technology to different inks and substrates has received substantial interest in the recent literature. In such a context, this review specifically focuses on the realization of inks for the deposition of ZnO, a well-known wide bandgap semiconductor inorganic material showing an impressive number of applications in electronic, optoelectronic, and piezoelectric devices. Herein, we present an updated review of the latest advancements on the ink formulations and printing techniques for ZnO-based nanocrystalline inks, as well as of the major applications which have been demonstrated. The most relevant ink-processing conditions so far explored will be correlated with the resulting film morphologies, showing the possibility to tune the ZnO ink composition to achieve facile, versatile, and scalable fabrication of devices of different natures.

Low-Temperature Growth of ZnO Nanowires from Gravure-Printed ZnO Nanoparticle Seed Layers for Flexible Piezoelectric Devices

“…Using these techniques, patterning is carried out simultaneously with the deposition, thus substantially reducing energy, time, and material consumption [56]. In addition, the typical low temperatures of solution processes make printing compatible with most flexible substrates [55,57]. Among printing techniques, gravure techniques are widely employed in many fields and applications thanks to the ability to couple high throughput and high quality [58,59].…”

“…The quality of the deposited films is so high that it successfully allows subsequent ZnO sintering through an innovative method at a very low temperature and in pressure less conditions [61]. Several printing techniques have been used to deposit ZnO seed layers for the subsequent growth of ZnO NWs, although none of the reports show piezoelectric measurements with the grown NWs [57]. Furthermore, to the best of our knowledge, there have been no reports on the growth of ZnO NWs from layers deposited by gravure printing.…”

Estudio sobre los parámetros de impresión para mejorar la inyección por goteo-sobre-demanda

“…Entre los MOS, el óxido de zinc (ZnO) se ha establecido como uno de los más importantes y versátiles tecnológicamente, en especial para el desarrollo de aplicaciones basadas en materiales procesados en solución y que emplean técnicas de impresión (Arrabito et al, 2020). Esto se debe a que el ZnO presenta diferentes ventajas, por ejemplo (Arrabito et al, 2020), (Kandpal et al, 2016): es posible obtenerlo de forma cristalina, aunque se deposite a baja temperatura en distintos tipos de sustratos, incluyendo rígidos, transparentes y flexibles; además, es un semiconductor de transiciones directas entre bandas de energía, cuyo ancho de banda prohibida se reporta con un valor promedio de ~3.3 eV, lo cual depende de la técnica empleada para su depósito, por lo que presenta una transmitancia óptica >80%.…”

“…Entre los MOS, el óxido de zinc (ZnO) se ha establecido como uno de los más importantes y versátiles tecnológicamente, en especial para el desarrollo de aplicaciones basadas en materiales procesados en solución y que emplean técnicas de impresión (Arrabito et al, 2020). Esto se debe a que el ZnO presenta diferentes ventajas, por ejemplo (Arrabito et al, 2020), (Kandpal et al, 2016): es posible obtenerlo de forma cristalina, aunque se deposite a baja temperatura en distintos tipos de sustratos, incluyendo rígidos, transparentes y flexibles; además, es un semiconductor de transiciones directas entre bandas de energía, cuyo ancho de banda prohibida se reporta con un valor promedio de ~3.3 eV, lo cual depende de la técnica empleada para su depósito, por lo que presenta una transmitancia óptica >80%. En comparación con el ZnO, aunque el uso del óxido compuesto de Indio-Galio-Zinc (IGZO) como capa activa en transistores de película delgada (TFTs) ha demostrado proveer mayor movilidad por efecto de campo y estabilidad al estrés por polarización/iluminación, el procedimiento para sintetizar en solución al IGZO puede ser un método complejo y, una vez depositado, requerir de un recocido a una temperatura >300°C (Kim et al, 2009).…”

Influence of Some Flexographic Printing Process Conditions on the Optical Density and Tonal Value Increase of Overprinted Plastic Films

“…Flexographic printing is a fundamental, well-established roll-to-roll printing technique used for printing products such as flexible packaging, multiwall bags, labels, corrugated packaging and even printed electronics, printing with ZnO inks and as well as gas and biosensors [1][2][3][4][5][6][7][8][9][10]. Nowadays, more than 75% of packaging products are printed with this technique [6].…”