Methodenartikel

Herstellung von flexiblen Bildsensor basierend auf seitliche NIPIN Fototransistoren

DOI:

10.3791/57502

⸱

23. Juni 2018

 ,  ,  , 
1School of Electrical Engineering and Computer Science, Gwangju Institute of Science and Technology

* These authors contributed equally

In diesem Artikel

Zusammenfassung

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Wir präsentieren Ihnen eine detaillierte Methode, um eine verformbare seitliche NIPIN Fototransistor-Array für gebogene Bildsensoren zu fabrizieren. Der Fototransistor-Array mit einer offene Mesh-Form, die von dünnen Silizium-Inseln und dehnbare Metall Verbindungsleitungen zusammengesetzt ist, bietet Flexibilität und Dehnbarkeit. Der Parameter-Analyzer charakterisiert die elektrischen Eigenschaften von den vorgefertigten Fototransistor.

Zusammenfassung

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Flexible Photodetektoren für die Verwendung von gekrümmten Bildsensoren, die eine entscheidende Komponente in Bio-inspirierte bildgebenden Systemen sind, intensiv untersucht worden, aber einige schwierige Punkte bleiben, wie eine geringe Absorption Effizienz durch eine aktive Dünnschicht und niedrige Flexibilität. Wir präsentieren eine fortgeschrittene Methode, um eine flexible Fototransistor-Array mit einer verbesserten elektrischen Leistung zu fabrizieren. Die elektrische Leistungsfähigkeit wird durch einen niedrigen Dunkelstrom wegen doping-Tiefe Unreinheit angetrieben. Dehnbar und flexibel Metall Verbindungsleitungen bieten gleichzeitig elektrische und mechanische Stabilitäten in einem stark verformten Zustand. Das Protokoll beschreibt explizit den Fertigungsprozess von den Fototransistor verwenden eine dünne Silizium-Membran. Durch die Messung-V Eigenschaften des fertigen Gerätes in deformierten Staaten, zeigen wir, dass dieser Ansatz die mechanischen und elektrischen Stabilitäten der Fototransistor-Arrays verbessert. Wir erwarten, dass dieser Ansatz für eine flexible Fototransistor für die Anwendungen der nächsten Generation bildgebende Systeme/Optoelektronik sondern auch tragbare Geräte wie taktile/Druck/Temperatur-Sensoren und Systemüberwachungen verbreitet werden kann.

Einleitung

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Bioinspirierte bildgebende Systeme bieten viele Vorteile gegenüber der konventionellen bildgebenden Systeme1,2,3,4,5. Netzhaut oder halbkugelförmigen Facettenaugen ist ein wesentlicher Bestandteil des biologischen Sehsystem1,2,6. Ein gebogene Bildsensor, der das kritische Element der Tieraugen imitiert, bieten eine kompakte und einfache Konfiguration von optischen Systemen mit geringen Abweichungen7. Diverse Zuführungen der Fertigungstechniken und Materialien, zum Beispiel die Verwendung von intrinsisch weiche Materialien wie Bio/Nanomaterialien8,9,10,11, 12 und die Einführung der verformbaren Strukturen in Halbleitern wie Silizium (Si) und Germanium (Ge)1,2,3,13,14, 15,16,17, erkennen die gebogene Bildsensoren. Unter anderem bieten Si-basierte Ansätze inhärenten Vorteile wie eine Fülle von Material, ausgereifte Technologie, Stabilität und optische/elektrische Überlegenheit. Aus diesem Grund obwohl Si innere Festigkeit und Sprödigkeit, sind Si-basierte flexible Elektronik weithin für verschiedene Anwendungen, wie z. B. flexible Optoelektronik18,19,20 untersucht worden einschließlich gebogenen Image Sensoren1,2,3, und sogar tragbare Medizingeräte21,22.

In einer aktuellen Studie haben wir analysiert und verbessert die elektrische Leistung der eine dünne Si Photodetektor Array23. In dieser Studie ist die optimale Einheit Zelle des gebogenen Photodetektor Arrays einen Fototransistor (PTR) Typ, der aus einer Fotodiode und Sperrdiode besteht. Die Basis Kreuzung Verstärkung verstärkt eine generierte fotostromes, und daher weist es eine Route um eine elektrische Leistung mit einer Dünnschicht-Struktur zu verbessern. Zusätzlich zu der einzelnen Zelle eignet sich die Dünnschicht-Struktur einen Dunkelstrom zu unterdrücken, die als Rauschen in den Photodetektor gilt. In Bezug auf die Dotierungskonzentration ist eine Konzentration, die größer als 1015 cm-3 ausreichen, um eine außergewöhnliche Leistung zu erreichen, in der die Diode Merkmale mit einer Lichtstärke über 10-3 W/cm2 23 eingehalten werden können . Darüber hinaus die PTR einzelne Zelle hat einen niedrige Spalte Lärm und optisch/elektrisch stabile Eigenschaften im Vergleich zu der Fotodiode. Basierend auf diesen Design-Regeln, hergestellt wir eine flexible Photodetektor-Array, das aus dünnen Si PTRs mit Silikon-auf-Insulator (SOI) Wafer besteht. Im Allgemeinen ist eine wichtige Regel flexible Bildsensoren die neutrale mechanischen Ebene-Konzept, das die Position durch die Dicke der Struktur definiert, wo Stämme NULL für eine willkürlich kleine R24 sind. Ein weiterer entscheidender Punkt ist eine serpentine Geometrie der Elektroden, da eine wellige Form vollständig reversibel Dehnbarkeit der Elektrode bietet. Durch diese beiden wichtigen Design-Konzepte kann die Photodetektor Array flexibel und dehnbar sein. Es erleichtert die 3D Deformation des Photodetektor Arrays in eine halbkugelförmige Form oder eine gebogene Form wie der Netzhaut von Tieraugen2.

In dieser Arbeit haben wir ausführlich die Prozesse für die Herstellung von gebogenen PTR-Array mit Halbleiter-Fertigungsprozesse (z. B.doping, Radierung und Ablagerung) und Transferdruck. Wir charakterisieren auch, eine einzige PTR in Bezug auf eine-Spannungs-Kennlinie. Neben dem Herstellungsverfahren und individuelle Zellanalyse wird die elektrische Funktion des PTR-Arrays in deformierten Staaten analysiert.

Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.

Protokoll

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Achtung: Einige Chemikalien (i.e., Flusssäure, gepufferte oxid Ätzmittel, Isopropyl-Alkohol, etc..) verwendet in diesem Protokoll kann gesundheitsschädlich sein. Konsultieren Sie bitte alle relevanten Sicherheitsdatenblätter, bevor irgendwelche Probenvorbereitung stattfindet. Geeigneten persönlichen Schutzausrüstung zu nutzen (zB., Laborkittel, Schutzbrille, Handschuhe) und technische Kontrollen (zB., Bahnhof nass, Rauch Haube) beim Umgang mit Ätzmittel und Lösungsmittel.

(1) Si Doping und Isolation

Hinweis: Siehe Abbildung 1a - 1D.

  1. Vorbereiten einen dotierten SOI Wafer durch Ionenimplantation mit den Bedingungen wie folgt: Dotierstoff-Phosphor/Bor, Energie von 80/50 keV und eine Dosis von 5 x 10153 x 1015 cm-3 für n+ und p+ , doping, beziehungsweise. Zum Wiederherstellen einer Kristallinität des Wafers Tempern der Probe bei einer Temperatur von 1.000 ° C für 120 min im Ofen nach Ionen-Implantation. Bereiten Sie die dotierten Proben mit der Ionen-Implantation Prozess von nationale NanoFab Mitte (NNFC) für hohe Prozessstabilität und tief doping Tiefe (Abb. 1a).
  2. Um das native Oxid zu entfernen, Tauchen Sie die gewürfelte Probe mit einer Teflon-Dipper in gepufferten oxid Ätzmittel (BOE) für 5 s und reinigen Sie die gewürfelte Probe sequentiell mit Aceton, Isopropylalkohol (IPA) und deionisiertes Wasser (DI).
  3. Bilden Sie ein Photoresist (PR) Muster für die Si-Isolierung (Abbildung 1 b).
    1. Mantel positive PR auf der Probe bei 4.000 u/min drehen, für 40 s und weich beschichteten Probe bei 90 ° C für 90 S. Expose die Probe mit UV-Licht mit einer Photolithographie-Maske für 10 Backen s.
    2. Eintauchen der Probe in der Entwickler für 1 min zu definieren das Muster, in VE-Wasser reinigen und trocknen Sie ihn mit einer N-2 -Blaspistole mit Zangen halten. Backen Sie hart die Probe für die Härtung der PR-Schicht bei 110 ° C für 5 min.
  4. Trockenen Ätzen der Stichprobe von Si mit induktiv gekoppelte Plasma-reaktive Ionen Ätzen (ICP-RIE) mit 100 W HF-Leistung, 0 W ICP macht 30 mTorr Kammerdruck und SF6 Gas (40 Sccm) für 6 min (Abbildung 1 c).
  5. Um einen vergrabenen Oxidschicht zu entfernen, Tauchen Sie die Proben in Flusssäure 49 % für 2 min, mit einer Teflon-Dipper (Abbildung 1-d).
  6. Die Probe sequentiell mit Aceton, IPA und DI sauberes Wasser. Um die Feuchtigkeit zu entfernen, trocknen Sie die Probe mit einem N-2 -Blaspistole mit Zangen halten.

2. Opfer oxid Abscheidung von Schichten

Hinweis: Siehe Abbildung 1e - 1G.

  1. Hinterlegen Sie eine SiO2 Opferschicht mit einer Stärke von 130 nm mit Plasma enhanced chemical Vapor Deposition (PECVD) mit einer Temperatur von 230 ° C, 20 W HF-Leistung, 1000 mTorr Druck SiH4 Gas (100 Sccm) und N2O gas (800 Sccm) für 2 min ( Abbildung 1e).
  2. Muster der PR-Ebene als Maske für eine SiO2 Opferschicht (Abb. 1f).
    1. Mantel positive PR auf der Probe bei 4.000 u/min drehen, für 40 s und weich beschichteten Probe bei 90 ° C für 90 S. Expose die Probe mit UV-Licht mit einer Photolithographie-Maske für 10 Backen s.
    2. Eintauchen der Probe in der Entwickler für 1 min um das Muster zu definieren, in VE-Wasser reinigen und trocknen Sie ihn mit N2 Blasrohr halten Sie es mit der Pinzette. Backen Sie hart die Probe für die Härtung der PR-Schicht bei 110 ° C für 5 min.
  3. Um die PECVD-oxid-Schicht Muster, Eintauchen die Probe in BOE für 30 s, mit einer Teflon-Dipper (Abbildung 1 g).
  4. Die Probe sequentiell mit Aceton, IPA und DI sauberes Wasser. Um die Feuchtigkeit zu entfernen, trocknen Sie die Probe mit einem N-2 -Blaspistole mit Zangen halten.

3. Abscheidung der ersten Schicht von Polyimid und Durchführung der ersten Metallisierung

  1. Spin-Mantel Polyimid (PI) auf die Probe bei 4.000 u/min für 60 s, Tempern, bei 110 ° C für 3 min und bei 150 ° C für 10 min auf einer heißen Platte und Tempern es bei 230 ° C für 60 min in einer N-2 -Atmosphäre durch die Bereitstellung von N2 in den Ofen schieben (Bild 1 h).
  2. Hinterlegen Sie eine SiO2 -Schicht mit einer Dicke von 130 nm mit einer Temperatur von 230 ° C, 20 W HF-Leistung, 1.000 mTorr Druck, SiH4 Gas (100 Sccm), PECVD und N2O Gas (800 Sccm) 2 min. lang.
  3. Muster der SiO2 als eine harte Ebenenmaske für PI trockene Radierung (Abbildung 1i).
    1. Mantel positive PR auf der Probe bei 4.000 u/min drehen, für 40 s und weich beschichteten Probe bei 90 ° C für 90 S. Expose die Probe mit UV-Licht mit einer Photolithographie-Maske für 10 Backen s.
    2. Eintauchen der Probe in der Entwickler für 1 min zu definieren das Muster, in VE-Wasser reinigen und trocknen Sie ihn mit einer N-2 -Blaspistole mit Zangen halten. Backen Sie hart die Probe für die Härtung der PR-Schicht bei 110 ° C für 5 min.
    3. Um die SiO2 harte Maske Muster, Eintauchen die Probe in BOE für 30 s mit einer Teflon-Dipper in VE-Wasser reinigen und trocknen Sie ihn mit einem N-2 -Blaspistole halten Sie es mit der Pinzette.
  4. Chemische Ätzung die PI mittels RIE mit 30 W HF-Leistung, O2 Gas (30 Sccm) und Ar-Gas (70 Sccm) für 20 Minuten.
  5. Um die PECVD-oxid-Schicht zu entfernen, Tauchen Sie die Probe in BOE für 30 s, mit einer Teflon-Wagen.
  6. Die Probe sequentiell mit Aceton, IPA und DI sauberes Wasser. Um die Feuchtigkeit zu entfernen, trocknen Sie die Probe mit einem N-2 -Blaspistole mit Zangen halten.
  7. 10 nm/200 nm Dicke der Cr/Au durch Sputtern zu hinterlegen.
  8. Muster der Cr/Au Metallschicht (Abbildung 1j).
    1. Mantel positive PR auf der Probe bei 4.000 u/min drehen, für 40 s und weich beschichteten Probe bei 90 ° C für 90 S. Expose die Probe mit UV-Licht mit einer Photolithographie-Maske für 10 Backen s.
    2. Eintauchen der Probe in der Entwickler für 1 min zu definieren das Muster, in VE-Wasser reinigen und trocknen Sie ihn mit einer N-2 -Blaspistole mit Zangen halten. Um die PR zu Härten, Backen Sie hart die Probe bei 110 ° C für 5 Minuten.
    3. Ätzen Sie die Cr/Au-Schicht mit einem nassen Ätzmittel für 60 S/20 s bzw..
  9. Die Probe sequentiell mit Aceton, IPA und DI sauberes Wasser. Um die Feuchtigkeit zu entfernen, trocknen Sie die Probe mit einem N-2 -Blaspistole mit Zangen halten.
    Hinweis: Die Reinigung muss sehr vorsichtig sein, da gibt es ein Risiko des Peelings der PI-Schicht.

(4) Ablagerung der zweiten Schicht von Polyimid und Durchführung der zweiten Metallisierung

  1. Spin-Mantel PI auf Probe bei 4.000 u/min für 60 s, Tempern, bei 110 ° C für 3 min und bei 150 ° C für 10 min auf einer heißen Platte und Tempern es bei 230 ° C für 60 min in einer N-2 -Atmosphäre durch die Bereitstellung von N2 in den Ofen schieben (Abbildung 1-k).
  2. Hinterlegen Sie eine SiO2 -Schicht mit einer Dicke von 130 nm mit PECVD mit einer Temperatur von 230 ° C, 20 W HF-Leistung, 1.000 mTorr Druck, SiH4 Gas (100 Sccm) und N2O gas (800 Sccm) 2 min. lang.
  3. Muster der SiO2 als eine harte Ebenenmaske für trockene Radierung (Abbildung 1 l).
    1. Mantel positive PR auf der Probe bei 4.000 u/min drehen, für 40 s und weich beschichteten Probe bei 90 ° C für 90 S. Expose die Probe mit UV-Licht mit einer Photolithographie-Maske für 10 Backen s.
    2. Eintauchen der Probe in der Entwickler für 1 min zu definieren das Muster, in VE-Wasser reinigen und trocknen Sie ihn mit einer N-2 -Blaspistole mit Zangen halten. Backen Sie hart die Probe für die Härtung der PR-Schicht bei 110 ° C für 5 min.
    3. Um die SiO2 harte Maske Muster, Eintauchen die Probe in BOE für 30 s mit einer Teflon-Dipper in VE-Wasser reinigen und trocknen Sie ihn mit einem N-2 -Blaspistole halten Sie es mit der Pinzette.
  4. Chemische Ätzung die PI mit RIE mit 30 W HF-Leistung, O2 Gas (30 Sccm) und Ar-Gas (70 Sccm) für 50 min..
  5. Um die PECVD-oxid-Schicht zu entfernen, Tauchen Sie die Probe in BOE für 30 s, mit einer Teflon-Wagen.
  6. Die Probe sequentiell mit Aceton, IPA und DI sauberes Wasser.
  7. 10 nm/200 nm Dicke der Cr/Au durch Sputter-Beschichtung zu hinterlegen.
  8. Muster der Cr/Au Metallschicht (Abbildung 1 m).
    1. Mantel positive PR auf der Probe bei 4.000 u/min drehen, für 40 s und weich beschichteten Probe bei 90 ° C für 90 S. Expose die Probe mit UV-Licht mit einer Photolithographie-Maske für 10 Backen s.
    2. Eintauchen der Probe in der Entwickler für 1 min zu definieren das Muster, in VE-Wasser reinigen und trocknen Sie ihn mit einer N-2 -Blaspistole mit Zangen halten. Backen Sie hart die Probe für die Härtung der PR-Schicht bei 110 ° C für 5 min.
    3. Ätzen Sie die Cr/Au-Schicht durch eine nasse Ätzmittel für 60 S/20 s, beziehungsweise.
  9. Die Probe sequentiell mit Aceton, IPA und DI sauberes Wasser.
  10. Um die Feuchtigkeit zu entfernen, trocken Sie sauber Substrates mit einem Stickstoff-Blaspistole mit Zangen halten.
    Hinweis: Besteht die Gefahr der polyimidschicht Peeling, so führen Sie den Reinigungsprozess sehr sorgfältig.

(5) Verkapselung der Probe mit PI und Öffnung über Löcher und Mesh-Struktur

  1. Spin-Mantel PI auf Probe bei 4.000 u/min für 60 s, Tempern, bei 110 ° C für 3 min und bei 150 ° C für 10 min auf einer heißen Platte und Tempern es bei 230 ° C für 60 min in Wohlfühlatmosphäre N2 N2 in den Ofen schieben (Abbildung 1n) liefern.
  2. Hinterlegen Sie eine SiO2 -Schicht mit einer Dicke von 650 nm mit PECVD mit einer Temperatur von 230 ° C, 20 W HF-Leistung, 1.000 mTorr Druck, SiH4 Gas (100 Sccm) und N2O gas (800 Sccm) für 8 Minuten.
  3. Muster der SiO2 als eine harte Ebenenmaske für trockene Radierung.
    1. Mantel positive PR auf der Probe bei 4.000 u/min drehen, für 40 s und weich beschichteten Probe bei 90 ° C für 90 S. Expose die Probe mit UV-Licht mit einer Photolithographie-Maske für 10 Backen s.
    2. Eintauchen der Probe in der Entwickler für 2 min zu definieren das Muster, in VE-Wasser reinigen und trocknen Sie ihn mit einer N-2 -Blaspistole mit Zangen halten. Backen Sie hart die Probe für die Härtung der PR-Schicht bei 110 ° C für 5 min.
    3. Muster der SiO2 harten Maske, Eintauchen der Probe in BOE für 1 min 30 s mit einer Teflon-Dipper, reinigen Sie es mit DI-Wasser und trocknen Sie ihn mit einer N-2 -Blaspistole mit Zangen halten.
      Hinweis: Aufgrund der geringen Größe der Musterung ist es notwendig, lassen es länger als die vorherigen Entwicklungszeit zu entwickeln.
  4. Chemische Ätzung die PI mit RIE mit 30 W HF-Leistung, O2 Gas (30 Sccm) und Ar-Gas (70 Sccm) für 75 min.
  5. Chemische Ätzung die Si durch ICP-RIE mit 100 W HF-Leistung, 0 W ICP macht 30 mTorr Kammerdruck und 40 Sccm SF6 Gas für 6 min (Abbildung 1o).
  6. Um die PECVD-oxid-Schicht zu entfernen, Tauchen Sie die Probe in BOE für 1 min 30 s, mit einer Teflon-Wagen.
  7. Die Probe sequentiell mit Aceton, IPA und DI sauberes Wasser.
  8. Hinterlegen Sie eine SiO2 -Schicht mit einer Dicke von 130 nm mit PECVD mit einer Temperatur von 230 ° C, 20 W HF-Leistung 1000 mTorr Druck, SiH4 Gas (100 Sccm) und N2O gas (800 Sccm) 2 min. lang.
  9. Muster der SiO2 als eine harte Ebenenmaske für trockene Radierung.
    1. Mantel positive PR auf der Probe bei 4.000 u/min drehen, für 40 s und weich beschichteten Probe bei 90 ° C für 90 S. Expose die Probe mit UV-Licht mit einer Photolithographie-Maske für 10 Backen s.
    2. Eintauchen der Probe in der Entwickler für 1 min zu definieren das Muster, in VE-Wasser reinigen und trocknen Sie ihn mit einer N-2 -Blaspistole mit Zangen halten. Backen Sie hart die Probe für die Härtung der PR-Schicht bei 110 ° C für 5 min.
    3. Muster der SiO2 harten Maske, Eintauchen der Probe in BOE für 1 min 30 s mit einer Teflon-Dipper, reinigen Sie es mit DI-Wasser und trocknen Sie ihn mit einer N-2 -Blaspistole mit Zangen halten.
  10. Chemische Ätzung die PI durch RIE mit 30 W HF-Leistung, O2 Gas (30 Sccm) und Ar-Gas (70 Sccm) für 75 min.
  11. Um die PECVD-oxid-Schicht zu entfernen, Tauchen Sie die Probe in BOE für 30 s, mit einer Teflon-Wagen.
  12. Die Probe sequentiell mit Aceton, IPA und DI sauberes Wasser. Um die Feuchtigkeit zu entfernen, trocknen Sie die saubere Probe mit einer N-2 -Blaspistole mit Zangen halten.

6. die Opferschicht Ätz- und die Probe auf flexiblen Substrat übertragen

Hinweis: Siehe Abbildung 2.

  1. Ätzen der Opferschicht durch Eintauchen der Probe in Flusssäure 49 % für 20 min (Abbildung 2a; Einschub).
  2. Spülen Sie die Probe mit VE-Wasser.
  3. Trocknen Sie nachdem Sie mithilfe der Kapillaren Phänomens ein Abstreifer absorbieren die Feuchtigkeit zwischen dem Substrat und das Gerät die saubere Probe mit einer N-2 -Blaspistole halten Sie es mit einer Pinzette zu entfernen, die restliche Feuchtigkeit (Abbildung 2a).
    1. Führen Sie den Vorgang der Spülung und Trocknung der Probenmaterials. Durch die geringe Haftung zwischen dem Gerät und dem Substrat hat dies sehr sorgfältig durchgeführt werden, um nicht das Substrat und das Gerät zu trennen.
  4. Halten Sie die Probe mit Kohlenstoff Klebeband und befestigen Sie das wasserlösliche Klebeband.
  5. Das wasserlösliche Band im Handumdrehen zu verhindern, dass das Gerät verbleiben auf dem Substrat (Abb. 2 b) abstreifen.
  6. Bestätigen Sie, dass die Probe das wasserlösliche Band befestigt ist.
  7. Übertragen Sie die Probe ein Polydimethylsiloxan (PDMS) beschichtet Polyethylen Polyethylenterephthalat (PET) Film (Abbildung 2 c).
    1. PDMS vorbereiten (10:1 Mischung von Prepolymer: Härtemittel) und entfernen Sie eventuell vorhandene Luftbläschen in der PDMS durch Entgasung.
    2. Spin-Mantel PDMS auf PET-Folien bei 1.000 u/min 30 s und PET-Folien auf einer heißen Platte bei einer Temperatur von 110 ° C für 10 min. Backen.
    3. Setzen Sie die Probe mit UV-Licht für 30 s, verbessern die Haftung der PDMS und befestigen das wasserlösliche Klebeband mit der Probe zu PDMS-beschichtete PET-Folien.
      Hinweis: UV-Behandlung verbessert die Haftung einer PDMS Oberfläche.
  8. Um das wasserlösliche Band zu entfernen, Tropfen Sie sorgfältig Wasser drauf, mit einer Pipette. Entfernen Sie das wasserlösliche Band mit einer langsamen Strömung von Wasser zu verhindern, dass das Gerät wird vom Wasser mitgerissen. Trocknen Sie die Probe langsam mit einer N-2 -Blaspistole, halten Sie es mit der Pinzette (Abb. 2d).

Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.

Ergebnisse

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Abbildung 3a und 3 b zeigen die entworfene und gefertigte Struktur des NIPIN PTR unter Berücksichtigung der bisherigen Studien2,23. Der Einschub in Abbildung 3a zeigt eine grundlegende spannungs-Eigenschaft der PTR. Die detaillierte Strukturparameter von PTR sind in Abbildung 3 bgezeigt. Der doping Prozess für eine Si-Schicht...

Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.

Diskussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Die hier beschriebene Technik der Herstellung trägt wesentlich zum Fortschritt der moderne Elektronik und tragbare Geräte. Die grundlegenden Konzepte von diesem Ansatz verwenden eine dünne Si-Membran und Metall Verbindungsleitungen in der Lage, Stretching. Zwar Si ein Material spröde und hart, die leicht gebrochen werden können, erhalten eine sehr dünne Schicht Si eine Flexibilität26,27. Bei der Metall-Verbindung bietet die gewellte Form Dehnbarkeit und Flexibili...

Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.

Offenlegungen

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Die Autoren haben nichts preisgeben.

Danksagungen

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Diese Forschung wurde von der kreativen Materialien-Discovery-Programm durch die National Research Foundation von Korea (NRF) gefördert durch das Ministerium für Wissenschaft und IKT (NRF-2017M3D1A1039288) unterstützt. Diese Forschung wurde auch vom Institut für Informations- und Kommunikations-Technologie-Förderung (IITP) Zuschuss gefördert durch die Regierung von Korea (MSIP) (No.2017000709, integrierte Ansätze der körperlich unclonable kryptografischen primitiven mit unterstützt. zufällige Laser und Optoelektronik).

Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.

Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien
NameUnternehmenKatalognummerKommentare
MBJ3karl sussMJB3 UV400 MASK ALIGNERMask Aligner
80 plus RIEOxford InstrumentePlasmalab 80 Plus für RIEICP-RIE
80 plus PECVDOxford InstrumentePlasmalab 80 Plus fürPECVD,PECVD
SF-100NDRhabdos Co., Ltd.SF-100NDSpin-Coater
PolyimidSigma-Aldrich575771Poly(pyromellitisches Dianhydrid-co-4,4′-Oxydianilin), Aminsäurelösung
SOI (Silizium auf Isolator) Wafer, 8 ZollSoitecSOI (Silizium auf Isolator) Wafer, 8 Zoll8 Zoll SOI Wafer (Silizium Dicke: 1,25 & mu; m)
AcetonDuksan Pure Chemicals Co., Ltd.3051
Aceton-Isopropylalkohol (IPA)Duksan Pure Chemicals Co., Ltd.4614Isopropylalkohol (IPA)
Gepuffertes Oxidätzen 6:1Avantor1278Gepuffertes Oxidätzen 6:1
HSD150-03PMisung Scientific Co., LtdHSD150-03PHeizplatte
AZ5214MikrochemikalieAZ5214Fotolack
MIF300MikrochemischesMIF300Entwickler
SYLGARD184Dow CorningSYLGARD184Polydimethylsiloxan-Elastomer
Flusssäure Verifizierter Lieferant - Duksan Pure Chemicals Co., Ltd.2919Flusssäure 
CR-7KMG Chemicals, Inc210023Ätzmittel für Chrommaske
MFCD07370792Sigma-Aldrich651842Goldätzmittel

Referenzen

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Ko, H. C., et al. A hemispherical electronic eye camera based on compressible silicon optoelectronics. Nature. 454, 748-753 (2008).
  2. Song, Y. M., et al. Digital cameras with designs inspired by the arthropod eye. Nature. 497 (7447), 95-99 (2013).
  3. Jung, I., et al. Dynamically tunable hemispherical electronic eye camera system with adjustable zoom capability. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 108 (5), 1788-1793 (2011).
  4. Floreano, D., et al. Miniature curved artificial compound eyes. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 110 (23), 9267-9272 (2013).
  5. Liu, H., Huang, Y., Jiang, H. Artificial eye for scotopic vision with bioinspired all-optical photosensitivity enhancer. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 113 (23), 3982-3985 (2016).
  6. Pang, K., Fang, F., Song, L., Zhang, Y., Zhang, H. Bionic compound eye for 3D motion detection using an optical freeform surface. Journal of the Optical Society of America B. 34 (5), B28-B35 (2017).
  7. Lee, G. J., Nam, W. I., Song, Y. M. Robustness of an artificially tailored fisheye imaging system with a curvilinear image surface. Optics & Laser Technology. 96, 50-57 (2017).
  8. Xu, X., Mihnev, M., Taylor, A., Forrest, S. R. Organic photodetector arrays with indium tin oxide electrodes patterned using directly transferred metal masks. Applied Physics Letters. 94 (4), 1-3 (2009).
  9. Deng, W., et al. Aligned single -crystalline perovskite microwire arrays for high -performance flexible image sensors with long -term stability. Advanced Materials. 18 (11), 2201-2208 (2016).
  10. Liu, X., Lee, E. K., Kim, D. Y., Yu, H., Oh, J. H. Flexible organic phototransistor array with enhanced responsivity via metal-ligand charge transfer. ACS Applied Materials & Interfaces. 8 (11), 7291-7299 (2016).
  11. Li, X., et al. Constructing fast carrier tracks into flexible perovskite photodetectors to greatly improve responsivity. ACS Nano. 11 (2), 2015-2023 (2017).
  12. Li, L., Gu, L., Lou, Z., Fan, Z., Shen, G. ZnO quantum dot decorated Zn2SnO4 nanowire heterojunction photodetectors with drastic performance enhancement and flexible ultraviolet image sensors. ACS Nano. 11 (4), 4067-4076 (2017).
  13. Dumas, D., et al. Infrared camera based on a curved retina. Optics Letters. 37 (4), 653-655 (2012).
  14. Dumas, D., Fendler, M., Baier, N., Primot, J., le Coarer, E. Curved focal plane detector array for wide field cameras. Applied Optics. 51 (22), 5419-5424 (2012).
  15. Gregory, J. A., et al. Development and application of spherically curved charge-coupled device imagers. Applied Optics. 54 (10), 3072-3082 (2015).
  16. Guenter, B., et al. Highly curved image sensors: a practical approach for improved optical performance. Optics Express. 25 (12), 13010-13023 (2017).
  17. Wu, T., et al. Design and fabrication of silicon-tessellated structures for monocentric imagers. Microsystems & Nanoengineering. 2, 16019(2016).
  18. Yoon, J., et al. Flexible concentrator photovoltaics based on microscale silicon solar cells embedded in luminescent waveguides. Nature Communications. 2, 343(2011).
  19. Lee, S. M., et al. Printable nanostructured silicon solar cells for high-performance, large-area flexible photovoltaics. ACS Nano. 8 (10), 10507-10516 (2014).
  20. Kang, D., et al. Flexible opto-fluidic fluorescence sensors based on heterogeneously integrated micro-VCSELs and silicon photodiodes. ACS Photonics. 3 (6), 912-918 (2016).
  21. Van den Brand, J., et al. Flexible and stretchable electronics for wearable health devices. Solid-State Electronics. , 116-120 (2015).
  22. Yu, K. J., et al. Bioresorbable silicon electronics for transient spatiotemporal mapping of electrical activity from the cerebral cortex. Nature Materials. 15, 782-791 (2015).
  23. Kim, M. S., Lee, G. J., Kim, H. M., Song, Y. M. Parametric optimization of lateral NIPIN phototransistors for flexible image sensors. Sensors. 17 (8), 1774(2017).
  24. Kim, D. H., et al. Stretchable and foldable silicon integrated circuits. Science. 320, 507-511 (2008).
  25. Shin, K. S., et al. Characterization of an integrated fluorescence-detection hybrid device with photodiode and organic light-emitting diode. IEEE Electron Device Letters. 27 (9), 746-748 (2006).
  26. Lu, N. Mechanics, materials, and functionalities of biointegrated electronics. The Bridge. 43 (4), 31-38 (2013).
  27. Burghartz, J. N., et al. Ultra-thin chip technology and applications, a new paradigm in silicon technology. Solid-State Electronics. 54 (9), 818-829 (2010).
  28. Shin, G., et al. Micromechanics and advanced designs for curved photodetector arrays in hemispherical electronic-eye cameras. Small. 6 (7), 851-856 (2010).
  29. Jung, I., et al. Paraboloid electronic eye cameras using deformable arrays of photodetectors in hexagonal mesh layouts. Applied Physics Letters. 96 (2), 21110(2010).

Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.

Nachdrucke und Genehmigungen

Genehmigung beantragen, um den Text oder die Abbildungen dieses JoVE-Artikels zu verwenden

Genehmigung beantragen

Schlagwörter

Flexibles Phototransistor Arraytiefes St rstellen Dotierendehnbare Metallverbindungend nne Siliziummembranplasmaunterst tzte chemische Gasphasenabscheidungreaktives Ionen tzenFlusss ure tzenPolyimid VerkapselungMessung der IV Kennlinien

Verwandte Artikel