Мы представляем подробный метод для изготовления деформируемого боковой NIPIN Фототранзистор массив для датчиков изогнутые изображения. Фототранзистор массив с формой Открытый сетки, который состоит из тонких кремниевых острова и эластичного металла Энергообъединение, обеспечивает гибкость и растяжимость. Анализатор параметров характеризует электрические свойства готовых Фототранзистор.
Гибкие фотоприемные устройства интенсивно изучены для использования датчиков изогнутые изображения, которые являются важнейшим компонентом в био вдохновил тепловизионных систем, но остаются несколько сложных моментов, например с низкой абсорбцией эффективности из-за тонкого слоя и низкой гибкость. Мы представляем расширенный метод для изготовления гибких Фототранзистор массив с производительность электрических. Выдающуюся производительность электрических обусловлен низкой Темновой ток ввиду глубоких примеси допинг. Растягивающийся и гибкие металлические Энергообъединение одновременно предлагают электрические и механические графену в сильно деформированного состояния. Протокол явно описывает процесс изготовления фототранзистора, с помощью тонкой силиконовой мембраны. Путем измерения-V характеристики завершенного устройства в государствах, деформированные, мы показываем, что этот подход улучшает механические и электрические графену Фототранзистор массива. Мы ожидаем, что этот подход к гибкой Фототранзистор может широко используется для приложений, не только следующего поколения тепловизионных систем/оптоэлектроника, но и носимых устройств, таких как датчики тактильные/давления/температуры и использовать мониторы работоспособности.
Био вдохновил тепловизионных систем может обеспечить много преимуществ по сравнению с обычными тепловизионных систем1,2,3,4,5. Сетчатки или полусферической фасеточном является существенным компонентом биологических зрительной системы1,2,6. Изогнутые изображения датчик, который имитирует важнейшим элементом животных глаза, может обеспечить компактный и простой настройки оптических систем с низкой аберраций7. Различные усовершенствования методов изготовления и материалов, например, использование неразрывно мягкие материалы, такие как органические/наноматериалов8,9,10,11, 12 и введение деформируемых конструкций в полупроводниках, включая кремния (Si) и германий (Ge)1,2,3,13,14, 15,16,17, реализовать датчики изогнутые изображения. Среди них подходы на основе Si обеспечивают преимущества таких обилием материала, зрелые технологии, стабильности и оптические/электрические превосходства. По этой причине хотя Si имеет встроенные жесткость и хрупкость, на основе Si Гибкая электроника были широко изучены для различных приложений, таких как гибкая оптоэлектроника18,19,20 включая изогнутые изображения датчики1,2,3и даже носки медицинские устройства21,22.
В недавнем исследовании мы проанализировали и улучшены электрические характеристики тонкой Си фотоприемник массив23. В этом исследовании оптимальный одной ячейки массива изогнутые фотоприемник является тип Фототранзистор (PTR), который состоит из фотодиод и блокирующий диод. Усиление базового соединения усиливает сгенерированный фототок, и поэтому оно exhibits маршрут для улучшения электрического производительности с тонкой пленки структурой. Помимо одной ячейки тонкопленочных структура подходит для подавления Темновой ток, который рассматривается как шум в фотоприемника. Что касается допинг концентрации концентрация больше, чем 1015 см-3 является достаточно, чтобы достичь исключительной производительности, в котором может поддерживаться характеристики диода с интенсивностью освещения над 10-3 Вт/см2 23 . Кроме того одну ячейку PTR имеет шум низкий столбца и оптически/электрически стабильные свойства, по сравнению с фотодиодом. На основании этих правил проектирования, мы сфабрикованы гибкий фотоприемник массив, который состоит из тонких Si почтовиках, с помощью пластин (SOI) кремний на изолятор. В общем важных дизайн правило датчиков изображений гибкой является нейтральной механические плоскости концепции, которая определяет позицию через толщина структуры где штаммов равны нулю для сколь угодно малой r24. Еще один важный момент это серпантином геометрия электрода потому что волнистая форма обеспечивает полностью обратимые растяжимость к электроду. Из-за этих двух важных дизайн концепции фотоприемник массив может быть гибким и растягивается. Это облегчает 3D деформации массива фотоприемника в полусферической формы или изогнутую форму как сетчатки глаза животных2.
В этой работе мы подробно процессов для изготовления изогнутые PTR массива с помощью процессов изготовления полупроводников (например, допинг, травление и осаждения) и трансферная печать. Кроме того мы характеризуют один PTR с точки зрения кривой-V. Помимо изготовления и анализа отдельных клеток функцию электрической PTR массива анализируется деформированных государствах.
Технологии изготовления, в описанный здесь значительно способствует прогрессу современной электроники и носимых устройств. Фундаментальные концепции этого подхода использовать тонкой мембраны Si и металла Энергообъединение способны растяжения. Хотя Si хрупкие и жесткий материал, кот…
The authors have nothing to disclose.
Это исследование было поддержано творческой программы обнаружения материалов через национальных исследований фонда из Кореи (NRF) финансируется министерством науки и ИКТ (СР 2017M3D1A1039288). Кроме того это исследование было поддержано института информационных и коммуникационных технологий продвижения (ИППИ) Грант, финансируемых правительством Кореи (MSIP) (No.2017000709, комплексные подходы физически unclonable примитивы криптографии с использованием случайные лазеры и оптоэлектроника).
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 |