पार्श्व निपिन Phototransistors के आधार पर लचीली छवि संवेदक का निर्माण
Summary
हम घुमावदार छवि सेंसर के लिए एक विकृत पार्श्व निपिन phototransistor सरणी बनाने के लिए एक विस्तृत विधि प्रस्तुत करते हैं । एक खुला जाल फार्म, जो पतली सिलिकॉन द्वीपों और स्केलेबल धातु संयोजीओं से बना है के साथ phototransistor सरणी, लचीलापन और खिंचाव प्रदान करता है । पैरामीटर विश्लेषक गढ़े phototransistor की बिजली की संपत्ति की विशेषता है ।
Abstract
लचीले photodetectors घुमावदार छवि सेंसर, जो जैव-प्रेरित इमेजिंग प्रणालियों में एक महत्वपूर्ण घटक हैं के उपयोग के लिए तीव्रता से अध्ययन किया गया है, लेकिन कई चुनौतीपूर्ण अंक रहते हैं, जैसे एक कम अवशोषण क्षमता एक पतली सक्रिय परत और कम के कारण के रूप में लचीलापन. हम एक उन्नत विद्युत प्रदर्शन के साथ एक लचीला phototransistor सरणी बनाना करने के लिए एक उंनत विधि प्रस्तुत करते हैं । बकाया विद्युत प्रदर्शन गहरे नापाक डोपिंग के कारण एक कम अंधेरे वर्तमान से प्रेरित है । स्केलेबल और लचीला धातु परस्पर एक साथ एक उच्च विकृत राज्य में विद्युत और यांत्रिक stabilities प्रदान करते हैं । प्रोटोकॉल स्पष्ट रूप से एक पतली सिलिकॉन झिल्ली का उपयोग कर phototransistor के निर्माण की प्रक्रिया का वर्णन । विकृत राज्यों में पूरा डिवाइस के I-V विशेषताओं को मापने के द्वारा, हम इस दृष्टिकोण phototransistor सरणी के यांत्रिक और बिजली के stabilities में सुधार करता है कि प्रदर्शन. हम उंमीद करते है कि एक लचीले phototransistor के लिए इस दृष्टिकोण को व्यापक रूप से न केवल अगली पीढ़ी इमेजिंग प्रणालियों/optoelectronics के अनुप्रयोगों के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है लेकिन यह भी ऐसे स्पर्श के रूप में पहनने योग्य उपकरणों/
Introduction
बायो-प्रेरित इमेजिंग सिस्टम पारंपरिक इमेजिंग सिस्टम1,2,3,4,5की तुलना में कई फायदे प्रदान कर सकता है । रेटिना या अर्धगोल ommatidia जैविक दृश्य प्रणाली1,2,6का एक पर्याप्त घटक है । एक घुमावदार छवि संवेदक, जो पशु आंखों के महत्वपूर्ण तत्व की नकल करता है, कम विचलन7के साथ ऑप्टिकल प्रणालियों के एक कॉंपैक्ट और सरल विंयास प्रदान कर सकते हैं । निर्माण तकनीकों और सामग्री के विविध प्रगति, उदाहरण के लिए, जैविक/मैटीरियल्स8,9,10,11, के रूप में आंतरिक रूप से नरम सामग्री का उपयोग 12 और सिलिकॉन (एसआई) और जर्मेनियम (जीई)1,2,3,13,14, सहित अर्धचालक के लिए विकृत संरचनाओं की शुरूआत 15,16,17, घुमावदार छवि सेंसर का एहसास. उनमें से, एसआई आधारित दृष्टिकोण ऐसी सामग्री की बहुतायत, परिपक्व प्रौद्योगिकी, स्थिरता के रूप में निहित लाभ प्रदान करते हैं, और ऑप्टिकल/ इस कारण से, हालांकि एसआई आंतरिक कठोरता और भंगुरता है, एसआई आधारित लचीला इलेक्ट्रॉनिक्स व्यापक रूप से विभिंन अनुप्रयोगों के लिए अध्ययन किया गया है, जैसे लचीला optoelectronics18,19,20 घुमावदार छवि सेंसरों सहित1,2,3, और यहां तक कि पहनने योग्य स्वास्थ्य उपकरणों21,22.
हाल के एक अध्ययन में, हम विश्लेषण और एक पतली सी photodetector सरणी के विद्युत प्रदर्शन में सुधार23। उस अध्ययन में, घुमावदार photodetector सरणी के इष्टतम एकल इकाई कोशिका एक phototransistor (PTR) प्रकार है कि एक photodiode और अवरुद्ध डायोड के होते हैं । बेस जंक्शन लाभ एक उत्पन्न photocurrent को परिवर्धित, और इसलिए यह एक मार्ग एक पतली फिल्म संरचना के साथ एक बिजली के प्रदर्शन में सुधार करने के लिए प्रदर्शन । एकल कोशिका के अलावा, पतली फिल्म संरचना एक अंधेरे वर्तमान को दबाने के लिए उपयुक्त है, जो photodetector में शोर के रूप में माना जाता है । डोपिंग एकाग्रता के बारे में, एक एकाग्रता से बड़ा 1015 सेमी-3 एक असाधारण प्रदर्शन जिसमें डायोड विशेषताओं पर एक प्रकाश की तीव्रता के साथ बनाए रखा जा सकता प्राप्त करने के लिए पर्याप्त है 10-3 W/cm2 23 . इसके अलावा, PTR एकल सेल एक कम कॉलम शोर और photodiode की तुलना में ऑप्टिकली स्थिर गुण है । इन डिजाइन के नियमों के आधार पर, हम एक लचीला photodetector सरणी है कि पतले एसआई पीटीआर के होते है एक सिलिकॉन पर इंसुलेटर (सोइ) वेफर का उपयोग कर गढ़े । सामांय में, लचीला छवि सेंसर का एक महत्वपूर्ण डिजाइन नियम तटस्थ यांत्रिक विमान अवधारणा है जो संरचना की मोटाई के माध्यम से स्थिति को परिभाषित करता है जहां उपभेदों एक मनमाने ढंग से छोटे आर24के लिए शूंय हैं । एक अंय महत्वपूर्ण बिंदु इलेक्ट्रोड के एक टेढ़ा ज्यामिति है क्योंकि एक लहराती आकार इलेक्ट्रोड को पूरी तरह से प्रतिवर्ती खिंचाव प्रदान करता है । इन दो महत्वपूर्ण डिजाइन अवधारणाओं के कारण, photodetector सरणी लचीला और खिंचाव हो सकता है । यह एक अर्धगोल आकार या पशु आंखें2के रेटिना की तरह एक घुमावदार आकार में photodetector सरणी के 3d विकृति की सुविधा ।
इस काम में, हम विस्तार से घुमावदार PTR सरणी के निर्माण के लिए प्रक्रियाओं अर्धचालक निर्माण प्रक्रियाओं का उपयोग (जैसे, डोपिंग, नक़्क़ाशी, और जमाव) और स्थानांतरण मुद्रण । इसके अलावा, हम एक मैं-V वक्र के संदर्भ में एक PTR विशेषताएं । निर्माण विधि और व्यक्तिगत सेल विश्लेषण के अलावा, PTR सरणी के विद्युत सुविधा विकृत राज्यों में विश्लेषण किया जाता है ।
Protocol
Representative Results
Discussion
निर्माण प्रौद्योगिकी यहां वर्णित उंनत इलेक्ट्रॉनिक्स और पहनने योग्य उपकरणों की प्रगति के लिए महत्वपूर्ण योगदान देता है । इस दृष्टिकोण के मूलभूत अवधारणाओं एक पतली सी झिल्ली और धातु संयोजी खींचने मे?…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
इस शोध को विज्ञान और आईसीटी (एनआरएफ-2017M3D1A1039288) मंत्रालय द्वारा वित्त पोषित नेशनल रिसर्च फाउंडेशन ऑफ कोरिया (एनआरएफ) के माध्यम से रचनात्मक सामग्री डिस्कवरी प्रोग्राम द्वारा समर्थित किया गया । इसके अलावा, इस अनुसंधान के लिए सूचना और संचार प्रौद्योगिकी संवर्धन (IITP) कोरिया सरकार (MSIP) (No. 2017000709, शारीरिक रूप से क्लोन क्रिप्टोग्राफ़िक आदिमियों के एकीकृत दृष्टिकोण का उपयोग करके वित्त पोषित अनुदान के लिए संस्थान द्वारा समर्थित किया गया यादृच्छिक पराबैंगनीकिरण और optoelectronics) ।
Materials
| MBJ3 | karl suss | MJB3 UV400 MASK ALIGNER | Mask aligner |
| 80 plus RIE | Oxford instruments | Plasmalab 80 Plus for RIE | ICP-RIE |
| 80 plus PECVD | Oxford instruments | Plasmalab 80 Plus forPECVD, | PECVD |
| SF-100ND | Rhabdos Co., Ltd. | SF-100ND | Spin coater |
| Polyimide | Sigma-Aldrich | 575771 | Poly(pyromellitic dianhydride-co-4,4′-oxydianiline), amic acid solution |
| SOI (silicon on insulator) wafer, 8inch | Soitec | SOI (silicon on insulator) wafer, 8inch | 8inch SOI Wafer (silicon Thickness: 1.25μm) |
| Acetone | Duksan Pure Chemicals Co., Ltd. | 3051 | Acetone |
| Isopropyl Alcohol (IPA) | Duksan Pure Chemicals Co., Ltd. | 4614 | Isopropyl Alcohol (IPA) |
| Buffered Oxide Etch 6:1 | Avantor | 1278 | Buffered Oxide Etch 6:1 |
| HSD150-03P | Misung Scientific Co., Ltd | HSD150-03P | Hot plate |
| AZ5214 | Microchemical | AZ5214 | Photoresist |
| MIF300 | Microchemical | MIF300 | Developer |
| SYLGARD184 | Dow Corning | SYLGARD184 | Polydimethylsiloxane elastomer |
| Hydrofluoric Acid | Duksan Pure Chemicals Co., Ltd. | 2919 | Hydrofluoric Acid |
| CR-7 | KMG Chemicals, Inc | 210023 | Chrome mask etchant |
| MFCD07370792 | Sigma-Aldrich | 651842 | Gold etchant |
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