Con materiali organici semiconduttori invece di silicio rigido si possono produrre celle solari e display per computer leggeri, flessibili e a basso consumo. La produzione di dispositivi in materiali organici, però, richiede un investimento in attrezzature completamente nuove, visto che i materiali organici vengono normalmente distrutti dalle sostanze chimiche corrosive necessarie alla normale fotolitografia.
L’azienda Orthogonal, con sede a Ithaca, nello stato di New York, sta sviluppando materiali che permetteranno la produzione di componenti elettronici organici con le attrezzature utilizzate per produrre materiale elettronico in silicio. Ciò dovrebbe anche rendere possibile assemblaggi più complessi delle componenti organiche. L’azienda ha presentato quattro prototipi di dispositivi, tra cui diodi a emissione luminosa organici, prodotti utilizzando nuove sostanze chimiche per fotolitografia compatibili con i materiali organici. Transistor e pixel per display prodotti in materiali organici quali polimeri sono più lenti di quelli in silicio, ma richiedono un minore consumo di energia, pesano meno e possono essere applicati a supporti flessibili; queste caratteristiche li rendono appetibili per l’utilizzo in display e pannelli solari.
La loro produzione richiede tuttavia un cambio di strumentazione, per esempio l’introduzione di stampanti a getto. «È decisamente un problema da affrontare quando si tratta di diodi a emissione luminosa e altri componenti elettronici organici: molti degli strumenti sono fatti a mano», afferma  Paul Semenza, vicepresidente senior di  DisplaySearch, un’azienda di ricerca di mercato. Per i produttori, l’acquisto di apparecchiature nuove di zecca rappresenta un costo non indifferente. «Se si potesse fare uso della litografia per produrre i dispositivi organici, si potrebbe potenzialmente superare questo scoglio», spiega Semenza.
La fotolitografia è il metodo standard per produrre componenti elettronici in silicio, ma è normalmente incompatibile con i materiali organici in quanto prevede l’uso di sostanze chimiche corrosive che ne provocano la distruzione. Per dare la forma desiderata a una superficie, quale per esempio una sottile lamina in silicio, la si deve prima rivestire con una sostanza chimica fotosensibile chiamata photoresist. Successivamente la superficie viene investita con luce filtrata da una maschera modellata e vi si applica un solvente per eliminare le aree del photoresist rimaste esposte, lasciando quindi in evidenza il disegno desiderato.
Orthogonal ha brevettato una tecnica di fotolitografia sviluppata da ricercatori della Cornell University compatibile con i materiali organici. La tecnica, chiamata litografia ortogonale, è invenzione di Christopher Ober  e  George Malliaras, entrambi professori di scienze dei materiali e ingegneri alla Cornell. Sia il photoresist sia il solvente applicato per asportarlo durante il processo di incisione sono ottenuti da una classe non comune di molecole chiamata idrofluoroeteri (HFE), vale a dire composti che interagiscono tra loro, ma non con materiali organici semiconduttori. Pertanto il solvente e il photoresist prodotti dai ricercatori della Cornell non provocheranno il degrado delle superfici semiconduttrici durante il processo di fotolitografia.
Secondo Malliaras, Ober, creatore del photoresist e del solvente, «ha potenziato questo processo per renderlo applicabile alla produzione di transistor, sensori, cellule solari e oscillatori ad anello (dispositivi che convertono la corrente diretta in corrente alternata) organici molto complessi». Orthogonal sta al momento presentando questi quattro prototipi a potenziali clienti.
Le prestazioni dei dispositivi prodotti con la litografia ortogonale sono pari a quelle di altri dispositivi organici ottenuti secondo metodologie differenti, afferma John de Franco, responsabile dei progetti tecnologici di Orthogonal. I primi prodotti dell’azienda, probabilmente in commercio tra non più di un anno, saranno materiali per la produzione di diodi a emissione luminosa. Orthogonal ha costruito prototipi di pixel facendo uso della propria tecnica. «Hanno un’efficienza paragonabile a quella dei dispositivi standard e stiamo attualmente studiando la loro durata», che potrebbe rappresentare un problema per i materiali organici da display, afferma de Franco. Ober prevede che la litografia ortogonale possa rendere possibile la produzione di componenti elettronici organici più evoluti, dotati di dispositivi a strati capaci di portare a compimento operazioni più complesse. Nei dispositivi organici a più strati ottenuti con tecniche di stampa come per esempio la stampa a getto, ciascuno strato crea un disturbo al precedente, sostiene Ober. I dispositivi sono prodotti con inchiostri consistenti in un semiconduttore immerso in un solvente. Il solvente, necessario alla stampa di strati successivi, può però interagire con i semiconduttori che sono già stati stampati, compromettendo seriamente le prestazioni. Queste interferenze tra gli strati non sono più un problema quando si fa uso della litografia ortogonale per la produzione di dispositivi multistrato in quanto i solventi fluorinati interagiscono solo con il photoresist, non con il semiconduttore organico. «Ciascuno strato può essere lavorato senza che ci siano interferenze», conclude Ober. Zhenan Bao, professore associate di ingegneria chimica alla Stanford University, definisce singolare l’approccio dell’azienda. Altri gruppi si sono concentrati sullo sviluppo di tecnologie produttive più economiche; se non si calcola l’investimento iniziale sull’equipaggiamento, la stampa a getto e altre tecniche simili risultano più economiche. Bao prevede che Orthogonal abbia buone probabilità di avere successo nel mercato dei display. «Si tratta di prodotti che non saranno necessariamente economici, né usa e getta», egli afferma. «L’utilizzo di infrastrutture già esistenti potrebbe risultare un vantaggio, in modo particolare per le aziende produttrici di display».