柔性硅电子器件的卷对卷印刷

2021年8月12日//尼克·弗莱赫蒂
柔性硅电子器件的卷对卷印刷
格拉斯哥大学(University of Glasgow)开发的卷晶片生产工艺加快了柔性电子产品的生产

格拉斯哥的研究人员开发了一种制造电路的方法,该方法将高性能硅纳米带晶体管打印到柔性材料上。

格拉斯哥大学的弯曲电子学和传感技术(Best)小组的工程师们概述了他们如何简化和改进传统的三阶段转移印刷工艺,以产生灵活的大面积电子产品。在转移到最终基板之前,不需要将纳米带状FET晶体管转移到软聚合物压印上,直接辊转移将硅直接打印到柔性表面上。

这一过程始于在硅片上制作小于100纳米的薄硅纳米带(NR)设备。在聚酰亚胺基板上覆盖一层化学物质以提高附着力,并将其包裹在金属管上,然后由该团队开发的计算机控制机器将管滚过硅片,将其转移到柔性聚酰亚胺基板上。

该团队已经成功地在大约10平方厘米的面积上创造了高度均匀的印刷品,大约有95%的转移率。在纳米尺度上,这明显高于大多数传统的转移打印过程。

使用直接转印印刷的NR晶体管始终显示出高性能,高导通状态电流(离子)超过1mA,高迁移率(μeff)超过600cm2/Vs,高导通/关断比(离子/关断)约为106,低滞后为0.4V。

“虽然我们在本文讨论的过程中使用了每面3厘米的方形硅片样品,但柔性施主基板的尺寸是我们可以打印的硅片尺寸的唯一限制。我们很有可能扩大工艺规模,制造出非常复杂的高性能柔性电子产品,这为我们打开了大门对许多潜在的应用,说:“Ravinder Dahiya教授,在格拉斯哥大学杰姆斯瓦特工程学院最好的组长。

他说:“我们在实验室中打印在柔性表面上的晶体管的性能与CMOS器件的性能相似,后者是控制许多日常电子产品的主力芯片。”

“这意味着这种类型的柔性电子设备可能足够复杂,可以将柔性控制器集成到LED阵列中,例如,可能允许创建独立的数字显示器,在不使用时可以卷起来。一层一层的柔性材料覆盖在义肢上,可以让被截肢者更好地控制他们的义肢,甚至集成传感器,给用户一种“触觉”。

“这是一种更简单的工艺,能够生产高性能柔性电子产品,其结果即使不比传统硅基电子产品更好,也能达到同样好的效果。”它还可能更便宜,更节约资源,因为它使用更少的材料,更有利于环境,因为它产生的不可用转移形式的废物更少。”

该团队的论文名为“基于高性能柔性电子器件的直接辊转移印刷硅纳米带阵列”,发表在NPJ柔性电子杂志上。

www.glasgow.ac.uk

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