PT103998B - Dispositivos electrónicos e optoelectrónicos de efeito de campo compreendendo camadas de fibras naturais, sintéticas ou mistas e respectivo processo de fabrico - Google Patents

Dispositivos electrónicos e optoelectrónicos de efeito de campo compreendendo camadas de fibras naturais, sintéticas ou mistas e respectivo processo de fabrico Download PDF

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PT103998B
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Abstract

A PRESENTE INVENÇÃO CONSISTE NA UTILIZAÇÃO DE FIBRAS NATURAIS, SINTÉTICAS OU MISTAS LIGADAS EM CAMADAS, NOMEADAMENTE MATERIAL CELULÓSICO NATURAL, SINTÉTICO OU MISTO E CORRESPONDENTE PROCESSO DE PRODUÇÃO PARA SER UTILIZADO SIMULTANEAMENTE COMO SUPORTE FÍSICO E DIELÉCTRICO, NA CRIAÇÃO DE NOVOS DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS OU OPTO ELECTRÓNICOS DE EFEITO DE CAMPO DESIGNADO DE DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS DE ESTRUTURA C-MOS, DESIGNADO INTERSTRATE EM QUE A SUA FUNCIONALIDADE DEPENDE DA CAPACIDADE POR UNIDADE DE ÁREA DO PAPEL FUNÇÃO DO MODO COMO SE DISTRIBUEM AS FIBRAS QUE O CONSTITUEM, SENDO ESTAS COBERTAS POR UM SEMICONDUTOR ACTIVO IÓNICO OU COVALENTE. DESCREVE-SE A PRODUÇÃO DE DISPOSITIVOS AUTO SUSTENTADOS FLEXÍVEIS, DESCARTÁVEIS E BASEADOS NO NOVO CONCEITO INTERSTRATE INTEGRADO, DOS TIPOS MONOLÍTICOS OU HÍBRIDOS.

Description

DESCRIÇÃO
DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS E OPTO ELECTRÓNICOS DE EFEITO DE
CAMPO COMPREENDENDO CAMADAS DE FIBRAS NATURAIS, SINTÉTICAS OU
MISTAS E RESPECTIVO PROCESSO DE FABRICO
Campo da Invenção
A presente invenção refere-se genericamente à utilização de material alfetrado de fibras de base celulósica natural, sintética ou mista, unidas tanto fisicamente como quimicamente por pontes de hidrogénio normalmente designado de papel nas suas diferentes formas e constituições como são exemplos: o papel termo sensível ou papel alcalino ou papel artesanal ou papel bíblia ou papel cartão ou papel couché ou papel higiénico ou papel jornal ou papel foto copiador ou papel fotográfico ou papel offset ou papel arquitecto, ou papel vegetal ou papel papelão a funcionar simultaneamente como suporte físico de dispositivos da electrónica ou opto electrónica e elemento constituinte desses dispositivos como dieléctrico.
A presente invenção tem por base a utilização do papel de diferentes espessuras (entre os 1 micrómetros e os 4000 micrómetros) e acabamento superficial como material dieléctrico e suporte físico em dispositivos electrónicos activos tais como transístores de efeito de campo em que numa das faces do papel se deposita um eléctrodo metálico para injecção de cargas eléctricas e na outra face se deposita um material semicondutor orgânico ou inorgânico covalente ou iónico para funcionar como canal do dispositivo (1) em estruturas do tipo díodo. Para além do semicondutor activo, esta face do semicondutor pode conter as outras duas regiões típicas para o fabrico e criação de um transístor de efeito de campo que são as regiões de dreno e fonte.
Na presente invenção as duas faces do papel são usadas como suporte de componentes complementares de fabrico de um dispositivo electrónico ou opto electrónico fazendo através deste a integração dos componentes, nomeadamente o processo de controlo de cargas a serem injectadas num semicondutor servindo, simultaneamente, de suporte físico do dispositivo ou dispositivos a integrar de modo a formar um sistema consistente que permita transformar o papel num elemento dinâmico activado electronicamente. Para o processamento do conjunto de materiais a depositar sobre o papel para que este possa ser utilizado simultaneamente como dieléctrico e suporte dos materiais (daqui para diante designados de dispositivos electrónicos de estrutura C-MOS interstrate) é necessário que as tecnologias de fabrico desses filmes possam ocorrer a baixas temperaturas, nomeadamente, a temperaturas inferiores a 150°C ou que quando recozidos esta temperatura não seja ultrapassada.
As estruturas C-MOS interstrate, isto é, que o dieléctrico é simultaneamente substrato e dieléctrico, podem ser utilizadas na opto electrónica e electrónica, nomeadamente na produção de dispositivos complementares de efeito de campo, portas lógicas, osciladores em anel e em transístores de filmes finos, sem necessitarem de qualquer substrato para o seu suporte físico e em que se pode usar uma camada de protecção ou de encapsulamento final como seja de fluoreto de magnésio e tem utilização na indústria electrónica, na indústria de semicondutores, na indústria de mostradores planos e afim, na indústria de circuitos lógicos, na indústria de instrumentação e sensores, na indústria médica e de biotecnologia, na indústria opto electrónica e de células solares, na indústria da micro e nanoelectrónica.
Na presente invenção em que o dieléctrico é simultaneamente suporte dos dispositivos singulares ou integrados é o papel, os semicondutores activos poderão ser orgânicos (por exemplo, N,N'-difenil-N, N-bis [3-metilfenil] -Ι,ί'όίίβηίΐ-ί,ί' diamina;
tris-8hidroxiquinolinolato) ou inorgânicos de estrutura covalente como o silício ou iónicos semicondutores processados por tecnologias como óxidos de deposição física, química e físico-químicas de filmes finos à escala atómica, reactivos e não reactivos, realizadas a temperaturas próximas da temperatura ambiente, nomeadamente:
a pulverização catódica de corrente contínua ou de radiofrequência;
deposição térmica resistiva ou por canhão de electrões em vácuo;
decomposição química de vapores assistida ou não por plasma de radiofrequência ou UHF;
aquecimento em vácuo;
crescimento atómico epitaxial;
deposição por jacto de tinta;
emulsão química.
As técnicas que permitem o crescimento controlado de filmes com espessuras entre os 1 nm e os 50 pm, de materiais orgânicos e inorgânicos, sem danificar o papel ou o desempenho electrónico e óptico dos materiais depositados.
Fundamentos da Invenção
Em termos de aplicações a utilização do papel com funções interstrate para a criação de transístores não são conhecidas para além das suas aplicações como suporte ou dieléctrico passivo em condensadores.
A presente invenção tem interesse para a redefinição do conceito de utilização do papel para além das funções estáticas ou de mero substrato para outras funções activas e dinâmicas dando ao papel as funções simultâneas de componente electrónico e de suporte permitindo assim dar auto sustentação aos dispositivos e sistemas nele integrados reabilitando assim o papel como uma solução de alta tecnologia.
Este desenvolvimento proporciona a obtenção de materiais e criação de dispositivos electrónicos flexíveis autosustentáveis e descartáveis de baixo custo e possibilita o fabrico de circuitos integrados também auto sustentáveis, dando uma outra aplicabilidade ao papel para além de desenhar/escrever de forma estática. Para a realização destes objectivos, é fundamental que se possa conceber, fabricar e criar com o papel o mesmo tipo de circuitos que hoje em dia se realizam em outros substratos e em que a funcionalidade no todo ou em parte dos dispositivos activos seja dependente do uso do papel como material dieléctrico (2) permitindo deste modo a integração das duas faces do papel num único circuito integrado híbrido ou monolítico.
Para a prossecução destes objectivos é necessário combinar tecnologias dispersas e conhecidas e adaptá-las a 3 níveis de requisitos: Processos de fabrico; Funcionalidade de materiais e dispositivos; Integração.
Nos processos de fabrico e criação dos dispositivos electrónicos, prepara-se a superfície do papel em atmosfera controlada para os processos de deposição. Ao contrário do que acontece com os processos de deposição convencionais, garante-se que todo o processo de deposição se efectua a temperatura próxima da ambiente, que não existe sobreaquecimento derivado do próprio processo de deposição, e também que os materiais depositados respeitam parâmetros de aderência, elasticidade mecânica, estabilidade química, e qualidade electrónica e óptica.
Para obter as características acima mencionadas os materiais a depositarem sobre as faces do papel usado como suporte e dieléctrico serão materiais orgânicos ou inorgânicos metálicos, materiais semicondutores, outros materiais dieléctricos complementares e de passivação.
Os metais a utilizar e processados por uma das tecnologias anteriormente referidas (3) como por exemplo prata, alumínio cobre, titânio, ouro, Crómio e platina, ou qualquer liga metálica resultante dos elementos anteriormente enunciados ou a sua deposição em multicamada, a serem utilizados no processamento de contactos metálicos e em junções rectificadoras do tipo metal-isolante-semicondutor em que o isolante é o próprio papel. Para além do mais, inclui-se também o processo de deposição de qualquer filme fino inorgânico (óxidos semicondutores degenerados tais como o óxido de estanho, óxido de zinco e índio, óxido de índio dopado com estanho, óxido de zinco dopado com gálio, óxido de zinco dopado com alumínio normalmente designados de óxidos condutores e transparentes com resistividades inferiores a 10~3Q.cm) ou orgânico com características condutoras de um metal.
Os semicondutores activos tipo n ou tipo p a utilizar (1) poderão ser orgânicos e inorgânicos covalentes ou iónicos activos que correspondem à chamada componente de processamento de dispositivos activos de efeito de campo designados de canal em que o dieléctrico é o papel (2) que também serve de suporte físico do dispositivo.
Em termos de materiais semicondutores orgânicos são de destacar os seguintes: tetraceno, pentaceno, Ftalocianina de cobre, Ftalocianina de óxido de titânio e Ftalocianina de zinco, entre outros, com condutividades que variam entre 10’ ^ΩΛαη'1 e 105Q’1,cm’1,
No caso dos semicondutores inorgânicos covalentes a utilizar estes poderão ser o silício nas suas formas amorfo, nanocristalina ou micro/policristalina não dopado e ou dopado com fósforo ou arsénio ou boro com condutividades variando entre ΙΟ’14 Ω’1. cm’1 e os ΙΟ3 ωΛοπΓ1.
Em termos de semicondutores inorgânicos iónicos a utilizar estes incidirão, principalmente, em óxidos semicondutores simples ou nanocompositos ou multi-compostos, como por exemplo o óxido de zinco, o óxido de estanho, óxido de índio, óxido de titânio, óxido de cobre, óxido de alumio, óxido de alumínio e cobre, óxido de níquel, óxido de ruténio, óxido de cádmio, óxido de tântalo, óxidos multi-compostos de zinco de índio, óxidos multi-compostos de gálio, índio e zinco, óxidos multi-compostos de gálio, zinco e estanho, óxidos multicompostos de cobre e Alumínio, óxidos multi-compostos de prata e cobre, óxidos multi-compostos de titânio, cobre, zinco, estanho e prata, quaisquer que sejam as percentagens das composições, com condutividades variando entre ΙΟ-14 Ω’ úcm'1 e os ΙΟ4 Ω’1, cm’1,
Em termos de materiais de muito elevada resistividade usados como material de passivação ou adaptação ou segundo dieléctrico no crescimento de interfaces (4) serão baseados em óxidos e compostos azotados com espessuras entre os 2 nm e os 2000 nm tais como o dióxido de silício ou nitreto de silício, ou material orgânico ou de um outro material simples ou em multicamada, como por exemplo o óxido de tântalo, a háfnia, a zircónia, o óxido de ítrio, alumina ou compostos como háfnia/óxido de tântalo, alumina/tântalo, háfnia/alumina; dióxido de silício/pentóxido de tântalo, tântalo ítrio; zircónia/tântalo, pentóxido de tântalo/dióxido de silício, Alumina/óxido de titânio ou PMMA, ou POMA, ou mylar, todos processados a temperaturas que vão desde os 20°C até 150 °C, pretendendo-se que para além de altamente compactos e com superfícies altamente planas as estruturas dos materiais sejam amorfas ou nanoestruturados para além de que introduzirem a diferença de função de trabalho desejada para com o material que constitui o canal, de forma a se conseguir o isolamento eléctrico desejado, em que a definição e geometria espacial deste constituinte do dispositivo se faz usando uma técnica litográfica normal, ou por máscara ou por lift-off. No caso vertente, por exemplo a deposição sobre o dieléctrico da resina positiva, em que agora a resina vai proteger as zonas de material que não se pretendem remover e as restantes são removidas por um processo de erosão seca ou húmida selectiva, isto é, remove o material do dieléctrico não protegido.
Para além destes materiais que podem fazer contacto directo com o papel existem outros materiais a processar sobre os referenciados anteriormente de modo a se constituir um dispositivo activo com sejam os materiais que constituem as regiões de dreno e fonte (5) nos transístores de efeito de campo e que podem ser materiais altamente dopados quando a região de canal é um semicondutor covalente ou directamente metais ou ligas de metais que servem simultaneamente com contactos com espessuras até 10 pm, no caso em que o semicondutor activo é um semicondutor iónico ou semicondutor orgânico.
Em termos de dispositivos pretende-se:
1. Fabricar e criar díodos de estrutura metal-isolantesemicondutor (MIS) em que o isolante é a folha de papel contendo numa das faces o metal e na outra face o semicondutor activo depositado usando qualquer das tecnologias . Fabricar e criar transístores de efeito de campo de filme fino tipos n e p
5) em que o dieléctrico é o papel, constituído por fibras celulósicas naturais ou sintéticas ou mistas, aglomeradas em multiplanos por uma resina e cola e depois mecanicamente comprensadas, o semicondutor activo que constitui a região do canal é um semicondutor inorgânico iónico ou covalente ou semicondutor orgânico respectivamente num metal ou num tipo n ou tipo como chave de dreno e fonte são baseadas óxido altamente condutor ou num semicondutor p (5), com a covalente altamente dopado capacidade de poderem servir de comutação e também servir como dispositivos condutores/receptores e amplificadores de informação. Estes dispositivos têm uma constituição como se mostra nas figuras 3 a 5, em que o canal (1) pode ter comprimentos que variam entre o nm e os 500 pm que é depositado directamente sobre papel ou sobre uma camada de adaptação de interfaces previamente depositada sobre o papel (4) conjuntamente com os filmes que constituem as regiões de dreno e fonte (5) e na outra face do papel (2) é depositado o eléctrodo porta (3) directamente ou através de uma camada de adaptação constituído por um metal ou um óxido altamente condutor. Estes dispositivos terão mobilidades superiores a 0.5 cm2V_1s_1, razões de estado f echado/estado aberto superiores a 104 e a funcionarem quer no modo de enriquecimento, quer no modo de empobrecimento, isto é, para ligarem necessitam que se aplique tensão ou estão já no estado de ligado sem aplicação de qualquer tensão;
3. Fabricar e criar transístores de efeito de campo processados nas condições mencionadas, anteriormente, mas em que o semicondutor activo ou materiais que constituem os eléctrodos porta ou das regiões de dreno e fonte são materiais orgânicos tais como tetraceno, pentaceno, Ftalocianina de cobre, Ftalocianina de óxido de titânio e Ftalocianina de zinco, entre outros.
4. Fabricar e criar dispositivos do tipo CMOS ou C-MESFET em que o material dieléctrico é o papel e os semicondutores tipo p e n complementares incorporados no dispositivo serão ou semicondutores inorgânicos covalentes, ou iónicos ou semicondutores orgânicos, ou qualquer das suas combinações híbridas possíveis como se mostra na figura 6. Isto é, um dispositivo baseado em dois transístores um tipo p e outro tipo n com uma porta comum e em que na saída um dos seus terminais (fonte e dreno ou vice-versa) é comum e os outros dois terminais de saída são independentes.
Uma realização preferencial da presente invenção descreve ainda um processo de utilização de material celulósico ou bio-orgânico simultaneamente como suporte físico e dieléctrico, em dispositivos electrónicos e opto electrónicos de efeito de campo auto sustentáveis, no qual as regiões de dreno podem ser constituídas por um semicondutor orgânico ou inorgânico covalente ou iónico com condutividades de pelo menos três ordens de grandeza superior à do material semicondutor sobre as quais foram depositadas, que se passa a designar de região de canal (1) com espessuras entre os 10 nm e os 5000 nm.
O propósito da presente invenção é gerar um novo conceito de aplicação para o papel de base celulósica ou bio-orgânica, em que este deixa de ser um mero meio estático e de suporte para passar a ser um componente na concepção auto sustentada no fabrico e criação de componentes e sistemas da electrónica e da opto electrónica a que designamos de interstrate.
Não se conhece nenhuma patente no estado da técnica de papel de base celulósica ou bio-orgânica de escrita, com as funcionalidades acima mencionadas. Isto é de estrutura C-MOS interstrate caracterizado por permitir a produção e criação de dispositivos auto sustentados flexíveis descartáveis e integrados do tipo monolítico ou híbridos e simultaneamente ser um dos componentes do próprio dispositivo ou sistema a desenvolver sobre as suas duas faces.
A pesquisa efectuada em várias bases de dados sobre registos de patentes mostrou que nenhum dos processos, produtos e sistemas de funcionalidade do papel que são objecto da presente invenção forma já objecto de publicação ou de submissão de patente.
O conceito da presente invenção é novo sendo que, embora a sua realização se baseie em tecnologias que por si só são conhecidas, a sua novidade está na sua integração específica e complexa a um novo conjunto de finalidades.
Antecedentes da invenção
De seguida, passamos a descrever o estado da técnica e patentes anteriores a esta invenção ou com a qual possam a estar relacionadas.
Em termos de I&D ou de aplicação, desconhece-se qualquer actividade que esteja próxima ou corresponda ao objecto da presente invenção, nos seus aspectos de processo integrado, produtos e sistemas resultantes.
Da busca efectuada encontramos as seguintes patentes, próximas da presente invenção, mas que não contemplam a utilização de suporte celulósico.
1. 0 pedido de patente nacional n.° 103951 de 2008 refere-se à utilização do papel de base celulósica ou bio-orgânica como suporte físico para o processamento de dispositivos e sistemas da electrónica e não à sua integração no próprio fabrico e sustentação dos dispositivos e sistemas electrónicos. Isto é, na patente nacional 103951 o papel é simples suporte físico de dispositivos da electrónica que são produzidos por qualquer das tecnologias convencionais, usando semicondutores covalentes ou iónicos orgânicos e inorgânicos, incluindo as respectivas ligações metálicas. O único ponto de convergência da presente patente com a anteriormente mencionada é o de que as tecnologias de processamento dos materiais em que se baseiam os dispositivos são as mesmas. Na patente nacional 103951 os dispositivos não integram na sua funcionalidade o papel na função que designamos interstrate que é única e corresponde a uma inovação que leva à criação de dispositivos transistorizados totalmente novos e com formas de funcionamento também inovadoras em relação aos dispositivos convencionais. Na presente patente explora-se o potencial associado ás fibras que constituem o papel que conduzem à noção de dieléctrico discreto em oposição ao que se conhece de dieléctrico continuo em dispositivos de efeito de campo convencionais o que faz com que se aumente várias ordens de grandeza a capacidade por unidade de área do papel, sem que se altere o seu relativo baixo valor, entre 1,5 e 12, da constante dieléctrica relativa. Para que tal aconteça os semicondutores activos a produzir deverão ter espessuras de pelo menos uma a duas ordens de grandeza inferiores á espessura das fibras que constituem o papel. Esta condição faz com que a espessura do semicondutor activo a usar, seja sempre inferior a 100 nm. Esta condição não é observada na patente Nacional 103951 pois aí pretende-se ter uma
superfície o mais lisa possível e uniforme uma vez que o
papel actua simplesmente como suporte físico onde se
depositam dispositivos singulares ou integrados da
electrónica.
2. A patente americana n° 3,617,372, de 1967, refere-se a
papel electro-condutor, para realização de imagens electrostáticas, em que se actua na área de fabrico do papel em volume, fazendo com este contenha cadeias poliméricas do grupo hydroxyethyl e hydroxypropyl, de forma a adequar o papel às funções de captação de imagem, e proporcionar impressão sem contacto. Encontra-se caducada. Tinha a ver com o constituinte em volume do papel na captação e gravação de imagens e não com a sua utilização como componente electrónico.
3. A patente japonesa JP2003123559, Forming method and its device for transparent conductive film, transparent conductive film and electronic paper - visa a produção de filmes transparentes e condutivos a baixas temperaturas, nomeadamente de ITO (ou ZnO), pelo método CVD assistido por um plasma usando as formas gasosas de iodeto de índio e cloreto de estanho (Nitrato de zinco, (Zn(NO3)2.6H2O)), numa atmosfera oxigenada, com ou sem um gás inerte do tipo Árgon, depositadas sobre membranas poliméricas de politeofeno ou outro material de base orgânico, visando a sua utilização no chamado papel electrónico (e-paper). Isto é, a possibilidade de reescrever caracteres alfanuméricos ou imagens num filme flexível baseado num óxido condutor transparente, depositado sobre um substrato orgânico. No caso concreto, pretende-se, por exemplo, que o óxido condutor e transparente sirva de eléctrodo para aplicação de campos eléctricos para controlo de tonalidade de imagens, por exemplo as formadas a partir de orientação de cristais líquidos. Esta patente versa sobre o processo de obtenção dos filmes, o sistema utilizado e as caracteristicas físico - mecânicas dos filmes obtidos, tais como a adesão. Isto é, a patente tem por objectivo a produção sobre substratos orgânicos de óxidos condutores a serem utilizados simplesmente como eléctrodos, não incluindo na patente a utilização do papel de origem celulósica ou bioorgânica, simultaneamente, como componente electrónico e sustento do dispositivo que incorpora.
4. A patente americana US 2006/0132894 - visa a deposição de óxidos condutores transparentes nas duas faces do papel electrónico, tendo por objectivo aplicações similares às descritas pela patente JP2003123559. Isto é, adaptação das tecnologias usadas em mostradores, nomeadamente cristal liquido para novos mostradores flexíveis produzidos sobre suportes orgânicos. Assim sendo, as reivindicações desta patente são na área dos equipamentos utilizados e de como processar e reter uma imagem em substratos flexíveis orgânicos, incluindo o controlo de partículas não condutivas colocadas no interior do próprio substrato ou sob os óxidos produzidos, com a capacidade de alterarem o seu grau de transmitância, por aplicação de um campo eléctrico. Este não é campo de aplicação da presente invenção.
5. A patente canadiana CA682814 Electrically conductive paper, and method of making it - diz respeito ao processamento em volume de papel condutor, referindo-se nomeadamente à inclusão no volume deste de fibras condutoras
revestidas a metal ou não, aleatoriamente dispersas i numa
matriz celulósica. Este não é o campo de aplicação da
presente invenção, que não passa pela manipulação da
estrutura do papel.
6. A patente canadiana CA767053 Electrically conductive paper - refere-se ao revestimento de papel celulósico em volume condutor, revestido de um material isolante fotocondutor, associado à incorporação de zeólitos, capaz de garantir uma resistividade inferior a 108 * * * 12Q.cm, visando o desenvolvimento e manutenção de cargas electrostáticas para impressão de informação. Este não é o campo de aplicação da presente invenção onde se pretende que o papel funcione como dieléctrico em dispositivos activos e, simultaneamente, seja o elemento de suporte dos diferentes componentes que constituem o dispositivo a desenvolver nas duas faces do papel.
7. A patente canadiana CA898082 Polymeric quaternary derivatives of 4-vinyl pyridine in electrically conductive paper - visa a utilização de polímeros quaternários capazes de receberem revestimentos fotocondutores capazes de produzirem papel de cópia electrostático. Este não é o campo de aplicação da presente invenção.
8. A patente canadiana CA922140 Electro-conductive paper contempla o papel electrocondutor com polímeros como pelo menos 75% da sua constituição, útil nas técnicas de reprodução de imagens. A patente protege todas as composições contendo estruturas radicais do tipo:
R
I
-ch2-c-r
I/
0=C-O-A-N+·Χ“
I \
R3 R2
Este não é campo de aplicação da presente invenção.
Do exposto, conclui-se que, em termos de criação de produto e processos mencionados na presente invenção não existe, que seja do nosso conhecimento, qualquer pedido de patente ou resultado publicado.
As patentes e referências referidas, correspondem ao estado da técnica da área em que a presente invenção se insere, com a qual existem alguns pontos periféricos de contacto, em termos de processos e materiais usados como condutores, em superfícies plastificadas e o facto dos processos, em alguns casos, se efectuarem também à temperatura ambiente. No entanto, desconhece-se a existência de trabalho e patentes ou pedidos de patentes técnicas que foquem a utilização do papel de origem celulósica ou bio-orgânica, simultaneamente, como componente de dispositivos activos e sustentáculo físico desses dispositivos, seus derivados ou compostos.
A presente invenção consiste na criação de um novo dispositivo electrónico em que o papel é um componente activo, para além de servir de suporte a que designamos de interstrate e que para o seu fabrico se recorre à utilização de diferentes tecnologias, visando a obtenção de produtos e sistemas electrónicos que incorporam na sua constituição o papel celulósico ou de origem bio-orgânica, seus compostos ou derivados que determinam a funcionalidade final desses produtos e sistemas. Desconhece-se, na forma laboratorial tentada ou realizada, a realização deste tipo de dispositivos. Estes são o objecto central da presente invenção, na qual resulta uma qualidade híbrida mas ainda assim monolítica, em termos da integração de componentes electrónicos que produzem efeitos novos e acrescentam um valor novo na aplicação da invenção, que não está presente nos sistemas compreendidos no estado da técnica.
Breve descrição dos desenhos
Figura 1. Vista esquemática da estrutura básica dum díodo constituído por Metal, Isolante e Semicondutor desencapsulado designado díodo MIS em que os contactos eléctricos são efectuados por materiais ou ligas metálicas, de acordo com a legenda:
1- Semicondutor activo tipo p ou n orgânico ou inorgânico covalente ou iónico;
2- Papel de origem celulósica ou bio-orgânica a funcionar simultaneamente como dieléctrico e suporte físico (substrato) do componente electrónico;
3- Eléctrodo porta que serve de contacto eléctrico que serve também de eléctrodo feito de um metal ou liga metálica ou deposição sucessiva de dois metais ou de um óxido semicondutor de elevada condutividade ou de um material orgânico de elevada condutividade.
Figura 2. Vista esquemática da estrutura básica dum díodo constituído por Metal, Isolante e Semicondutor desencapsulado designado díodo MIS em que os contactos eléctricos metálicos são efectuados por óxidos condutores de elevada condutividade e em que existe uma camada de adaptação numa ou nas duas faces da folha de papel antes de se depositar os materiais constituintes do componente metálico ou semicondutor, de acordo com a legenda:
4- Camada de passivação ou adaptação das interfaces a existir num ou nas duas interfaces do papel.
Figura 3. Vista esquemática dum transístor de efeito de campo tipo n ou p em que existem duas camadas de adaptação entre os materiais depositados e as duas superfícies do papel usado como dieléctrico e em que as regiões de dreno e fonte são depositadas sobre o semicondutor activo, de acordo com a legenda:
1- Semicondutor activo tipo n ou p a funcionar como região de canal no transístor de efeito de campo.
2- Papel a funcionar com dieléctrico do transístor de efeito de campo.
3- Eléctrodo porta (metal ou óxido altamente condutor ou semicondutor orgânico altamente condutor).
4- Camada de adaptação dieléctrico-canal e ou eléctrodo porta-dieléctrico.
5- Região de Fonte e ou Dreno do transístor de efeito de campo constituída por um semicondutor altamente dopado ou semicondutor orgânico de elevada condutividade como o P-dot quando a região de canal é feita à base de um semicondutor covalente ou por um Metal ou P-dot ou óxido semicondutor singular, compósito ou multi composto de elevada condutividade quando a região de canal é um óxido iónico ou um semicondutor orgânico.
6- Camada de encapsulamento, passivação de superfície.
Figura 4. Vista esquemática dum transístor de efeito de campo tipo n ou p desencapsulado em que existe uma camada de adaptação entre os materiais depositados do lado da superfície do papel usada como dieléctrico que contém o semicondutor activo que se sobrepõe às regiões de dreno e fonte, de acordo com a legenda.
Figura 5. Vista esquemática dum transístor de efeito de campo tipo n ou p desencapsulado em que existe uma camada de adaptação entre os materiais depositados do lado da superfície do papel usada como dieléctrico que contém o semicondutor activo que se sobrepõe às regiões de dreno e fonte, de acordo com a legenda.
Figura 6. Vista esquemática dum transístor de efeito de campo tipo n ou p desencapsulado em que não existe qualquer camada de adaptação entre os materiais depositados e as duas superfícies do papel usado como dieléctrico e em que o semicondutor activo se sobrepõe às regiões de dreno e fonte a funcionar no modo de enriquecimento ou depleção, de acordo com a legenda.
Figura 7. Vista esquemática dum dispositivo de efeito de campo CMOS desencapsulado em que não existe qualquer camada de adaptação entre os materiais depositados e as duas superfícies do papel usado como dieléctrico e em que os semicondutores activos p e n ou vice-versa se sobrepõem às regiões de dreno e fonte, de acordo com a legenda:
7- Região de canal cujo tipo de semicondutor é complementar do canal do semicondutor correspondente à legenda 1 que caso seja η o complementar será tipo p ou vice-versa.
Figura 8. Vista esquemática dum dispositivo de efeito de campo CMOS desencapsulado em existem duas camada de adaptação entre os materiais depositados e as duas superfícies do papel usado como dieléctrico e em que os semicondutores activos n e p ou vice-versa, separados entre si de distâncias que podem ser entre 100 nm e os 10 pm e se sobrepõem às regiões de dreno e fonte, de acordo com a legenda.
Descrição detalhada da implementação preferencial da presente invenção
A presente invenção consiste na utilização de papel de origem celulósica ou compostos celulósicos de diferentes gramagens e composições ou de origem bio-orgânica simultaneamente como dieléctrico e suporte físico conduzindo à criação de dispositivos singulares ou integrados da electrónica e opto electrónica e adequação de processos de deposição compatíveis com fabrico destes novos dispositivos que devem ser seleccionados e controlados, de modo a não danificar o papel interstrate. Para este efeito todos os processos de fabrico realizam-se a temperaturas abaixo dos 150°C, especialmente os que ocorrem sobre a superfície do papel.
A presente invenção é susceptível de configurações distintas consoante a aplicação específica pretendida. A presente invenção permite utilizar o papel simultaneamente como substrato dieléctrico em diferentes tipos de circuitos electrónicos que levam á criação de novos dispositivos electrónicos de funcionalidade distinta da dos dispositivos electrónicos convencionais, nomeadamente dos dispositivos electrónicos de efeito de campo.
Pelo exposto, a presente invenção corresponde á criação de um novo dispositivo que apresenta um conjunto de funções inovadoras de novos dispositivos electrónicos que através de utilização de novos processos inovadores, permitem novos produtos e sistemas que envolvem o papel na dupla função de suporte físico e componente de dispositivos activos ou circuitos integrados neles baseados com capacidades por unidade de área do dieléctrico de papel excepcionalmente elevadas e devidas às fibras que constituem o papel.
A. Processamento de junções díodo
As figuras 1 e 2 são uma ilustração de um díodo de tipo Metal Isolante semicondutor, designado de estrutura MIS. Na figura 1 não existe qualquer camada de adaptação das interfaces dos materiais a depositar com as duas superfícies do papel enquanto no segundo se ilustra esse caso, para além do eléctrodo metálico ser feito à base de um óxido semicondutor degenerado. Em qualquer dos casos o semicondutor activo poderá se um semicondutor orgânico ou inorgânico covalente ou iónico conhecido. Qualquer dos componentes que constitui o dispositivo pode ser fabricado por uma técnica de deposição, física, ou física e química ou química, como a seguir se descrimina, também conhecida.
princípio de funcionamento do dispositivo baseia-se no chamado efeito de campo em que as cargas colectadas no semicondutor são função do campo eléctrico aplicado ao eléctrodo metálico designado de eléctrodo porta e a corrente que circula no semicondutor função da capacidade por unidade de área do papel que é função do modo como se distribuem e agrupam as fibras que o constituem.
B. Processo de fabrico de junções MIS
Como primeira etapa, independentemente do tipo e gramagem do papel utilizado, é necessário preparar e condicionar a superfície, tendo em conta a sua textura e pretender-se fabricar filmes contínuos. Tal é conseguido através de:
a) Ou sujeição das duas superfícies do papel a tratamento por UV, durante 10 minutos;
b) Ou sujeição das duas superfícies do papel a um tratamento em vácuo que consiste em submeter a superfície, antes do processo de deposição, a uma descarga dc ou de rf em atmosfera de Árgon, Azoto, ou Xenón, a pressões entre i-10-2 Pa, por 5 minutos, usando densidades de potência entre 0.1-3 Wcm’2;
c) Ou depositar uma película de passivação - que pode ser cerâmica, azotada ou oxidada - com espessura variando entre 2-200nm;
d) Ou limpeza da superfície com jacto de azoto/hidrogénio, como forma de remover nanopartículas libertas e activar a superfície (sendo essa a função do hidrogénio contido na mistura com azoto) .
Uma vez preparada a superfície, esta é transferida para o meio onde se irão processar as diferentes etapas, de acordo com o que pretenda realizar:
i) Para o processamento de eléctrodo metálico, representado nas figuras 1 e 2 com a referência 3 constituído por um depósito de um material inorgânico metálico ou óxido condutor ou material orgânico como o P-dot produzido por qualquer das técnicas que a seguir se indica:
I) Evaporação térmica em vácuo, resistiva ou por canhão de electrões, usando depressões inferiores a IO-3 Pa e sistemas em que a temperatura do substrato é controlada por arrefecimento. As espessuras mínimas a usar são da ordem dos 10 nm. Este processo pode ser implementado e efectuado de forma continua (rolo a rolo).
II) Pulverização catódica (DC ou RF), assistida por magnetrão, efectuada em Atmosfera de árgon, com a temperatura do substrato controlada (arrefecimento), a depressões entre os 1 Pa e os 10_1 Pa e em que as distâncias substrato alvo metálico variam entre os 5cm e os 15cm, em função das dimensões do alvo a utilizar e das dimensões da folha de papel a depositar.
III) Impressão a jacto de tinta a partir de uma solução química contende componentes orgânicos ou inorgânicos, em que as espessuras mínimas dos materiais depositados são de 10 nm.
IV) Por emulsão química de dispersão rápida de uma solução química contendo os elementos a depositar com espessuras até 400 nm, ii) Para o processamento do semicondutor activo orgânico ou inorgânico covalente ou iónico referenciados com o número 1 nas figuras e 2 através de uma das seguintes técnicas:
V)
Pulverização catódica (DC ou RF) , assistida por magnetrão, usando atmosfera reactiva substratos metálicos ou cerâmicos, com diferentes composições e graus de pureza.
As depressões a usar variam entre os 1
Pa e os
10’1
Pa e a pressão parcial de oxigénio varia entre os 10 4 Pa e os 102Pa; e em que as distâncias substrato alvo variam entre os
5cm e os 15cm, em função das dimensões do alvo a utilizar e das dimensões da folha de papel a depositar. As espessuras a utilizar são da ordem dos 10-400 nm.
Evaporação térmica em vácuo, resistiva ou por canhão de electrões, a partir de materiais cerâmicos/óxidos contendo os elementos metálicos a depositar e cujo processo decorre a depressões inferiores a 103 Pa, seguindo os procedimentos já anteriormente descritos para esta técnica.
VII) Decomposição química de vapores assistida por plasma de rádio frequência ou UHF. Neste caso, os elementos a depositar encontram-se na forma gasosa. Por exemplo, no caso de se depositar silício, este está na forma de silano e é decomposto por uma descarga de rf a pressões da ordem dos 10-200 Pa, usando densidades de
potência entre os 0, ,03-2 Wcm 2 e frequências de
excitação entre os 13.56 MHz e os 60 MHz . As
espessuras úteis do semicondutor activo são da
ordem dos 20-800 nm.
Impressão a jacto de tinta a partir de uma
solução química contende componentes orgânicos ou inorgânicos, em que as espessuras mínimas dos materiais depositados são de 20-500 nm.
IX) Por dispersão rápida de uma solução química contendo os elementos a depositar e em que as espessuras dos materiais depositados serão de
20-500 nm.
iii) Para o processamento da camada de adaptação referenciada nas figuras 1 e 2 com o número 4 ou a camada de encapsulamento referenciada nas figuras 1 a 2 com o número 6 o processo de fabrico a utilizar é o indicado no item ii) , usando o mesmo tipo de materiais mas agora pelo menos 3 ordens de grandeza mais resistivos electricamente do que a resistividade eléctrica exibida pelo semicondutor activo qualquer que ele seja.
Uma realização preferencial da presente invenção descreve ainda um processo de utilização de material celulósico ou bio-orgânico simultaneamente como suporte físico e dieléctrico, em dispositivos electrónicos e opto electrónicos auto sustentáveis de efeito de campo, caracterizado por a deposição dos seus constituintes se efectuar por decomposição química de vapores assistida por rádio frequência ou ultra alta frequência.
C. Processamento de transístores de efeito de campo
Nesta secção descreve-se o método de processamento de transístores de efeito de campo tipo n ou p encapsulados ou não encapsulados com ou sem camada de adaptação nas interfaces como a título de exemplo se mostra nas figuras 3 a 6 a trabalharem no regime de enriquecimento ou de depleção, isto é precisam ou não precisam de aplicação de uma tensão ao eléctrodo porta para estarem no estado de ligado ou de amplificação. A sua função é a de chave de comutação para endereçamento de informação ou de circuito amplificador e servindo também como circuito condutor de sinal em que a corrente que circula no semicondutor é função da capacidade por unidade de área do papel interstrate que depende do modo como as fibras que o constituem se encontram distribuídas. As figuras 3 a 6 são vistas esquemáticas de transístores de efeito de campo, com diferentes tipos de passivação ou adaptação das interfaces.
Os materiais a usar como semicondutor covalente activo tipo n ou tipo p para o processamento da região de canal, referenciados com o número 1 nas figuras 3 a 6 são essencialmente à base de silício dopado ou não dopado ou óxidos iónicos tais como óxido de zinco, o óxido de zinco ligado a alumínio, o óxido de estanho ligado a flúor, ou óxido de cobre, ou óxido de cádmio ou óxido de prata, ou óxido de prata, ou ligas compostas de índio e molibdénio, ou ligas compostas de índio e estanho, ou ligas compostas de índio e zinco, ou ligas compostas de zinco e gálio, ou ligas compostas de índio zinco e gálio, ou ligas compostas de índio zinco e prata, ou ligas compostas de índio zinco e zircónia, ou ligas compostas de índio zinco e cobre, ou ligas compostas de índio zinco e cádmio, ou ligas compostas de índio zinco e estanho, ou ligas compostas de gálio zinco e estanho, ou ligas compostas de índio zinco e molibdénio, ou ligas compostas de hâfnia ou titânia ou alumina ou óxido e tântalo em composições que podem variar de 0,1% a 99,9% dos seus constituintes, exibindo resistividades entre 1011 -10° Q.cm, função da composição e da pressão parcial de oxigénio usada durante o processo de fabrico. As tecnologias a utilizar são todas as descritas em A ii). As espessuras úteis das regiões de dreno e fonte variam entre 2-100 nm.
Para o processamento das regiões de dreno referenciadas com o número 5 nas figuras 3 a 6 usam-se os mesmos semicondutores anteriormente referenciados mas agora com resistividades menores, entre 10° -IO-6 Q.cm, usando as mesmas tecnologias já anteriormente referenciadas. As espessuras úteis das regiões de canal variam entre 2-100 nm.
As camadas de adaptação ou passivação ou encapsulamento a usar são as mesmas que as já referidas no item A.
D- Processamento de Dispositivos CMOS
O exemplo a dar-se consiste na utilização de dois transístores de efeito de campo, um tipo-n a funcionar no modo de enriquecimento, como se mostra na referência (1) nas figuras 7 e 8, e outro tipo -p a funcionar como carga dinâmica, ver a referência (7), produzidos de acordo com o já descrito, em que a separação das regiões activas dos dois transístores pode variar entre 100 nm e 100 pm, com ou sem camada de passivação das duas ou uma das superfícies da folha de papel composto por fibras que determinam a sua capacidade e que corresponde ao fabrico de um dispositivo designado por C-MOS. Neste tipo de circuito os dois transístores nunca estão simultaneamente no estado ligado, permitindo a sua utilização na concepção de circuitos digitais e na concepção de portas lógicas.
Deve ficar claro que as concretizações dos presentes dispositivos e circuitos semicondutores e suas aplicações descritas anteriormente são simplesmente possíveis exemplos de implementação, meramente estabelecidos para um claro entendimento dos princípios da invenção. Podem ser efectuadas variações e modificações às concretizações referidas anteriormente sem que se desviem substancialmente do espírito e princípio da invenção. Todas essas modificações e variações devem ser incluídas no âmbito desta divulgação e presente invenção e protegidas pelas reivindicações da invenção.
Aplicações
As principais indústrias que actualmente podem vir a utilizar os dispositivos e circuitos integrados resultantes da utilização desta inovação são toda a indústria electrónica, a indústria de semicondutores, a indústria de mostradores planos e afim, a indústria de circuitos lógicos, a indústria de instrumentação e sensores, a indústria médica e de biotecnologia, a indústria opto electrónica, a indústria da micro e nanoelectrónica. Os dispositivos baseados nesta invenção são para aplicação directa em toda a electrónica baseada em dispositivos de efeito de campo, para servirem como chaves de comutação ou amplificadores, podendo incluir os circuitos de condução de informação (drivers), nas matrizes de endereçamento em mostradores planos; concepção de circuitos lógicos, nomeadamente portas lógicas inversoras, portas lógicas do tipo e ou (AND e OR) e suas formas complementares (NAND e NOR); osciladores em anel, aplicação no fabrico de heterojunções, nomeadamente díodos MIS e dispositivos CMOS; na indústria de instrumentação; na indústria médica e/ou alimentar, como chave de comutação de circuitos de controlo e sinalização; indústria da defesa, para concepção de mostradores furtivos invisíveis e outros.
presente invento tem como objectivo desenvolver um produto ou produtos usando técnicas de processamento simples e baratas, usando o papel simultaneamente como suporte físico e dieléctrico dos dispositivos e sistemas integrados a fabricar o que implica a utilização de técnicas de processamento que se coadunem ao processamento de filmes finos sobre as duas faces do papel de origem celulósica ou bio-orgânica a baixas temperaturas.
Por outro lado, os processos tecnológicos de fabrico requeridos são compatíveis com os já existentes na indústria electrónica, ou opto electrónica ou de semicondutores, nomeadamente os processos de pulverização catódica para grandes áreas, ou de evaporação térmica ou de sol-gel ou de jacto de tinta, não necessitando por conseguinte, de investimentos elevados, em termos de pesquisa e adequação de tecnologia.
As vantagens técnicas proporcionadas com a presente invenção permitem a utilização activa do papel de forma dinâmica e não só estática servindo simultaneamente como substrato e componente dos dispositivos electrónicos que sobre este se produzem.
Embora a implementação preferencial tenha sido descrita em detalhe, deve ser entendido que diversas variações, substituições e alterações podem ser introduzidas, sem se afastarem do âmbito da presente invenção, mesmo que todas as vantagens acima identificadas não estejam presentes. As concretizações aqui apresentadas ilustram a presente invenção que pode ser implementada e incorporada numa variedade de formas diferentes, que se enquadram no âmbito da mesma. Também as técnicas, construções, elementos, e processos descritos e ilustrados na implementação preferencial como distintos ou separados, podem ser combinados ou integrados com outras técnicas, construções, elementos, ou processos, sem se afastarem do âmbito da invenção. Embora a presente invenção tenha sido descrita em diversas concretizações, estas podem ser ainda modificadas, de acordo com o âmbito de aplicação da presente invenção. Outros exemplos de variações, substituições, e alterações são facilmente determináveis aqueles versados na técnica e poderiam ser introduzidos se afastar do espirito e âmbito da presente invenção.
por sem
Lisboa, 07 de Fevereiro de 2010

Claims (34)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Processo de fabrico de dispositivos electrónicos ou opto-electrónicos de efeito de campo caracterizado por compreender os passos de:
    a. incorporar fibras de base celulósica, de modo a constituírem-se, tanto como suporte físico e como dieléctrico (2) do referido dispositivo, com espessura de 5 a 4000 micrómetros;
    b. depositar um semicondutor (1) como elemento activo do dispositivo, compreendendo uma região de canal com espessura entre 2 e lOOnm;
    c. depositar eléctrodos de porta (3), dreno e fonte (5) .
  2. 2. Processo de acordo com a reivindicação anterior caracterizado por as referidas fibras serem fibras naturais, sintéticas ou mistas discretas, ligadas em camadas.
  3. 3. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores caracterizado por compreender adicionalmente o passo prévio de incorporar nas fibras, nas camadas ou nas fibras e camadas, um ligante.
  4. 4. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores caracterizado por no passo de depositar semicondutores activos, estes serem 10 a 100 vezes mais finos do que a espessura das referidas camadas de fibras.
  5. 5. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores caracterizado por compreender adicionalmente o passo de comprimir mecanicamente as referidas fibras.
  6. 6. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores caracterizado por, no passo de incorporação das referidas fibras, estas consistirem em material celulósico natural, sintético ou misto, daqui para diante designado por material celulósico ou papel bioorgânico.
  7. 7. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores caracterizado por compreender o passo de incorporar um ou mais componentes adicionais, de origem orgânica ou inorgânica, com características eléctricas de um metal (3, 5), um semicondutor (1), um isolante (6) ou uma camada de adaptação (4), em estruturas singulares, compostas ou de multicamada.
  8. 8. Processo de acordo com a reivindicação 7 caracterizado por aplicar ao referido material celulósico ou papel bio-orgânico uma camada (4) de passivação ou adaptação antes de se depositar qualquer outro elemento componente do dispositivo final.
  9. 9. Processo de acordo com a reivindicação 8 caracterizado por a referida camada (4) de passivação ou adaptação a depositar compreender material dieléctrico de elevada resistividade eléctrica, em particular com espessuras até 2.000 nm.
  10. 10. Processo de acordo com a reivindicação 7 caracterizado por compreender a deposição dos referidos componentes a temperaturas próximas da temperatura ambiente e por estes poderem ser opcionalmente recozidos até 150°C.
  11. 11. Processo de acordo com a reivindicação 7 caracterizado por compreender a deposição de componentes por um ou mais dos seguintes métodos: por evaporação térmica resistiva em vácuo ou por canhão de electrões em vácuo; pulverização catódica de corrente continua ou rádio frequência ou ultra alta frequência assistida ou não por magnetrão, por decomposição química de vapores assistida, ou não, por plasma de rádio frequência ou por ultra alta frequência, por impressão a jacto de tinta, ou por emulsão química.
  12. 12. Processo de acordo com a reivindicação 7 caracterizado por depositar filmes finos seguindo um padrão de acordo com desenhos ou motivos específicos que são impressos ou gravados numa resina protectora antes ou após o processo de produção, por utilização de máscaras ou por escrita directa sobre os materiais depositados sobre o papel.
  13. 13. Processo de acordo com a reivindicação 7 caracterizado por depositar componente ou componentes condutores (3, 5) compreendendo materiais orgânicos ou inorgânicos, metálicos ou óxido semicondutor de elevada condutividade, em particular três ordens de grandeza superior à do material semicondutor depositado, com espessuras até 10 pm.
  14. 14. Processo de acordo com a reivindicação 7 caracterizado por depositar componente ou componentes semicondutores (1) compreendendo um material inorgânico covalente, um material iónico singular, material composto ou material orgânico com espessuras entre os 2 nm e os 20 pm.
  15. 15. Processo de acordo com a reivindicação 7 caracterizado por encapsular o dispositivo final por um dieléctrico (6) com espessura até 10 pm.
  16. 16. Processo de acordo com a reivindicação 6caracterizado
    por o referido material celulósico ou papel bio- orgânico (2) ser obtido a partir de fibras celulósicas naturais ou sintéticas ou mistas produzidas por técnicas de regeneração, dissolução ou combinações
    daquelas.
  17. 17. Dispositivo electrónico ou opto-electrónico de efeito de campo caracterizado por compreender:
    a. fibras de base celulósica, com espessura de 5 a 4000 micrómetros, tanto como suporte físico como dieléctrico (2) do referido dispositivo;
    b. semicondutor (1) como elemento activo do dispositivo, compreendendo uma região de canal com espessura entre 2 e lOOnm;
    c. eléctrodos de porta (3), dreno e fonte (5).
  18. 18. Dispositivo de acordo com a reivindicação anterior caracterizado por as referidas fibras serem fibras naturais, sintéticas ou mistas, ligadas em camadas discretas tanto como suporte físico como dieléctrico (2) do referido dispositivo.
  19. 19. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 17 - 18 caracterizado por as fibras, as camadas ou as fibras e camadas, serem ligadas por meio de um ligante.
  20. 20. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 17 - 19 caracterizado por compreender ainda semicondutores activos, os quais são 10 a 100 vezes mais finos do que a espessura das referidas camadas de fibras.
  21. 21. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 17-20 caracterizado por as referidas fibras compreenderem material celulósico ou papel bioorgânico na forma de fibras discretas.
  22. 22.
    Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 17 - 21 caracterizado por compreender adicionalmente um ou mais componentes, de origem orgânica ou inorgânica, com pelo menos caracteristicas eléctricas de um metal (3,5), um semicondutor (1), um isolante (6) ou uma camada de adaptação (4), em estruturas singulares, compostas ou de multicamada.
  23. 23. Dispositivo de acordo com a reivindicação 22 caracterizado por compreender uma camada (4) de passivação ou adaptação imediatamente sobre o referido material celulósico ou papel bio-orgânico.
  24. 24. Dispositivo de acordo com a reivindicação 23 caracterizado por a referida camada (4) de passivação ou adaptação compreender material dieléctrico de elevada resistividade eléctrica, em particular com espessuras até 2.000 nm.
  25. 25. Dispositivo de acordo com a reivindicação 22 caracterizado por o componente ou componentes condutores (3, 5) compreenderem materiais orgânicos ou inorgânicos, metais ou óxido semicondutor de elevada condutividade, em particular três ordens de grandeza superior à do material semicondutor depositado, com espessuras até 10 pm.
  26. 26. Dispositivo de acordo com a reivindicação 22 caracterizado por o componente ou componentes semicondutores (1) compreenderem material inorgânico covalente, material iónico singular, material iónico composto ou materiais orgânicos com pelo menos espessuras entre os 2 nm e os 20 pm.
  27. 27. Dispositivo de acordo com a reivindicação 22 caracterizado por o dispositivo final estar encapsulado num dieléctrico (6) com espessura até 10 pm.
  28. 28. Dispositivo de acordo com a reivindicação 22 caracterizado por compreender as partes dos componentes do papel que actuam como dieléctrico (2), constituído por fibras discretas; a região de canal discreto depositada sobre as fibras, que são constituídas por semicondutores activos orgânicos ou inorgânicos de natureza iónica ou covalente; as regiões de dreno, fonte e porta, que são compostas por óxidos condutores ou metais com estrutura continua ou ilhas interligadas.
  29. 29. Dispositivo de acordo com a reivindicação 22 caracterizado por ser constituído por estruturas do tipo eléctrodo metálico (3) - papel (2) - semicondutor (1), em que o papel celulósico ou bio-orgânico (2) actua como material dieléctrico cuja capacidade de carga eléctrica por unidade de área é função do modo como as fibras se distribuem e se interligam nos diferentes planos mecanicamente compactados, sendo ou não o metal transparente o constituinte das regiões de dreno, fonte (5) e porta (3) e o semicondutor activo constituinte do canal um semicondutor covalente ou iónico (1) .
  30. 30. Dispositivo de acordo com a reivindicação 22 caracterizado por o dispositivo ter a forma de um transístor de efeito de campo tipo p ou n apto a comutar do estado ligado para o estado desligado ou de amplificar sinais eléctricos e electrónicos, dependendo da capacidade de carga eléctrica por unidade de área associada ao papel e/ou das fibras que o constituem.
  31. 31. Dispositivo de acordo com a reivindicação anterior caracterizado por a camada semicondutora activa do dispositivo ter depositados dois materiais de elevada condutividade, em particular três ordens de grandeza superior à do material semicondutor depositado, os quais são essencialmente iguais em termos de condutividade e os quais estão separados entre si por distâncias que podem ir dos 10 nm a 500 pm, designados de região de dreno e região de fonte (5), respectivamente, e que permitem a efectiva interligação das fibras que constituem o dieléctrico e que contêm depositadas sobre elas o semicondutor activo, através do qual circulam as cargas eléctricas induzidas pelo campo eléctrico aplicado ao eléctrodo.
  32. 32. Dispositivo de acordo com a reivindicação anterior caracterizado por as regiões de dreno e fonte (5) serem constituídas por um semicondutor orgânico ou inorgânico covalente ou iónico com elevadas condutividades em particular de pelo menos três ordens de grandeza superior à do material semicondutor depositado sobre o papel e sobre o qual estes semicondutores foram depositados, passando a designar-se de região de canal (1) com espessuras gue variam entre os 2 nm e os 20 pm.
  33. 33. Dispositivo de acordo com a reivindicação anterior caracterizado por a região de canal (1) ser constituída por um semicondutor orgânico ou inorgânico covalente ou iónico tipo p ou tipo n na forma discreta ou contínua, separados entre si por distâncias gue variam entre lOnm e 500 pm e com espessuras que variam entre os 10 nm e os 5000 nm, com condutividades de pelo menos três ordens de grandeza inferiores às dos materiais usados para constituírem as regiões de dreno e fonte (5).
  34. 34. Dispositivo de acordo com a reivindicação anterior caracterizado por o referido transístor tipo p ou n não compreender polarização para o transístor estar ligado, isto é, está no estado aberto sem a necessidade de aplicação de tensão no eléctrodo de porta (3).
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