Artykuł metodologiczny

Wykonanie elastycznego przetwornika obrazu opartego na bocznych fototranzystorach NIPIN

DOI:

10.3791/57502

⸱

23 czerwca 2018

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

* These authors contributed equally

W tym artykule

Podsumowanie

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

Przedstawiamy szczegółową metodę wytwarzania odkształcalnej bocznej matrycy fototranzystorów NIPIN dla zakrzywionych czujników obrazu. Matryca fototranzystorów o otwartej formie siatki, która składa się z cienkich wysp krzemowych i rozciągliwych metalowych łączników, zapewnia elastyczność i rozciągliwość. Analizator parametrów charakteryzuje właściwości elektryczne wyprodukowanego fototranzystora.

Streszczenie

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

Elastyczne fotodetektory były intensywnie badane pod kątem wykorzystania zakrzywionych czujników obrazu, które są kluczowym elementem w systemach obrazowania inspirowanych biologią, ale pozostaje kilka trudnych punktów, takich jak niska wydajność absorpcji ze względu na cienką warstwę aktywną i niską elastyczność. Przedstawiamy zaawansowaną metodę wytwarzania elastycznego układu fototranzystorów o ulepszonych parametrach elektrycznych. Wyjątkowa wydajność elektryczna jest napędzana przez niski prąd ciemny dzięki głębokiemu domieszkowaniu zanieczyszczeniami. Rozciągliwe i elastyczne metalowe łączniki zapewniają jednocześnie stabilność elektryczną i mechaniczną w stanie wysoce odkształconym. Protokół wyraźnie opisuje proces wytwarzania fototranzystora przy użyciu cienkiej membrany krzemowej. Mierząc charakterystyki I-V gotowego urządzenia w stanie zdeformowanym, wykazujemy, że takie podejście poprawia stabilność mechaniczną i elektryczną układu fototranzystorów. Spodziewamy się, że to podejście do elastycznego fototranzystora może być szeroko stosowane nie tylko w systemach obrazowania/optoelektronice nowej generacji, ale także w urządzeniach ubieralnych, takich jak czujniki dotykowe/ciśnieniowe/temperatury oraz monitory zdrowia.

Wprowadzenie

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

Systemy obrazowania inspirowane biologią mogą przynieść wiele korzyści w porównaniu z konwencjonalnymi systemami obrazowania1,2,3,4,5. Siatkówka lub półkulista ommatydia jest istotnym składnikiem biologicznego układu wzrokowego1,2,6. Zakrzywiony czujnik obrazu, który naśladuje krytyczny element, jakim są oczy zwierząt, może zapewnić kompaktową i prostą konfigurację systemów optycznych o niskich aberracjach7. Różnorodne postępy w technikach wytwarzania i materiałach, na przykład wykorzystanie materiałów z natury miękkich, takich jak materiały organiczne/nanomateriały8,9,10,11,12 oraz wprowadzenie odkształcalnych struktur do półprzewodników, w tym krzemu (Si) i germanu (Ge)1,2,3,13,14,15,16,17, zrealizuj zakrzywione czujniki obrazu. Wśród nich podejścia oparte na krzemie zapewniają nieodłączne korzyści, takie jak obfitość materiałów, dojrzała technologia, stabilność i przewaga optyczna/elektryczna. Z tego powodu, mimo że Si ma wewnętrzną sztywność i kruchość, elastyczna elektronika na bazie krzemu była szeroko badana pod kątem różnych zastosowań, takich jak elastyczna optoelektronika18,19,20 w tym zakrzywione czujniki obrazu1,2,3, a nawet urządzenia do noszenia na ciele21,22.

W niedawnym badaniu przeanalizowaliśmy i poprawiliśmy parametry elektryczne cienkiego zestawu fotodetektorów Si23. W tym badaniu optymalna pojedyncza komórka elementarna zakrzywionego układu fotodetektorów jest typu fototranzystorowego (PTR), który składa się z fotodiody i diody blokującej. Wzmocnienie złącza bazowego wzmacnia generowany prąd fotologiczny, a zatem wykazuje drogę do poprawy wydajności elektrycznej dzięki strukturze cienkowarstwowej. Oprócz pojedynczego ogniwa, struktura cienkowarstwowa nadaje się do tłumienia ciemnego prądu, który jest uważany za szum w fotodetektorze. Jeśli chodzi o stężenie domieszkowania, stężenie większe niż 1015 cm-3 jest wystarczające do osiągnięcia wyjątkowej wydajności, w której charakterystyka diody może być zachowana przy natężeniu światła powyżej 10-3 W/cm2 23. Co więcej, pojedyncze ogniwo PTR ma niski poziom szumów kolumny i stabilne optycznie/elektrycznie właściwości w porównaniu z fotodiodą. Opierając się na tych zasadach projektowania, wyprodukowaliśmy elastyczny układ fotodetektorów, który składa się z cienkich krzemowych PTR przy użyciu płytki krzemowo-izolacyjnej (SOI). Ogólnie rzecz biorąc, ważną zasadą projektowania elastycznych czujników obrazu jest koncepcja neutralnej płaszczyzny mechanicznej, która definiuje położenie poprzez grubość struktury, gdzie odkształcenia wynoszą zero dla dowolnie małego r24. Kolejnym istotnym punktem jest serpentynowa geometria elektrody, ponieważ falisty kształt zapewnia w pełni odwracalną rozciągliwość elektrody. Dzięki tym dwóm ważnym koncepcjom konstrukcyjnym matryca fotodetektorów może być elastyczna i rozciągliwa. Ułatwia deformację 3D matrycy fotodetektora do półkulistego kształtu lub zakrzywionego kształtu, takiego jak siatkówka oczu zwierząt2.

W tej pracy szczegółowo opisujemy procesy wytwarzania zakrzywionej matrycy PTR za pomocą procesów produkcji półprzewodników (np. domieszkowania, trawienia i osadzania) oraz druku transferowego. Ponadto charakteryzujemy pojedynczy PTR pod kątem krzywej I-V. Oprócz metody wytwarzania i analizy poszczególnych komórek, funkcja elektryczna matrycy PTR jest analizowana w stanach zdeformowanych.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Protokół

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

UWAGA: Niektóre chemikalia (np. kwas fluorowodorowy, buforowany wytrawiacz tlenkowy, alkohol izopropylowy, itp.) używane w tym protokole mogą być niebezpieczne dla zdrowia. Przed przygotowaniem próbki należy zapoznać się ze wszystkimi odpowiednimi kartami charakterystyki. Podczas pracy z wytrawiaczami i rozpuszczalnikami należy stosować odpowiednie środki ochrony osobistej (np. fartuchy laboratoryjne, okulary ochronne, rękawice) i kontrole inżynieryjne (np. stacja mokra, wyciąg).

1. Doping i izolacja Si

UWAGA: Zobacz Rysunek 1a - 1d.

  1. Przygotować domieszkowaną płytkę SOI przez implantację jonów w następujących warunkach: domieszka fosforu/boru, energia 80/50 keV i dawka 5 x10 15/3 x10 15 cm-3 odpowiednio dla domieszkowania n+ i p+. Aby odzyskać krystaliczność płytki, należy wyżarzać próbkę w temperaturze 1 000 °C przez 120 minut w piecu po implantacji jonów. Przygotuj domieszkowane próbki przy użyciu procesu implantacji jonów z National NanoFab Center (NNFC) w celu uzyskania wysokiej stabilności procesu i głębokiej głębokości domieszkowania (Rysunek 1a).
  2. Aby usunąć natywny tlenek, zanurz pokrojoną w kostkę próbkę za pomocą czerpaka teflonowego w buforowanym wytrawiaczu tlenkowym (BOE) na 5 s i wyczyść pokrojoną w kostkę próbkę sekwencyjnie acetonem, alkoholem izopropylowym (IPA) i wodą dejonizowaną (DI).
  3. Utwórz wzór fotorezystu (PR) dla izolacji Si (Rysunek 1b).
    1. Wirować dodatni PR na próbce przy 4 000 obr./min przez 40 s i miękko piec powlekaną próbkę w temperaturze 90 °C przez 90 s. Wystawić próbkę na działanie światła UV za pomocą maski fotolitograficznej przez 10 s.
    2. Zanurz próbkę w wywoływaczu na 1 minutę, aby zdefiniować wzór, wyczyść ją w wodzie DI i wysusz za pomocą pistoletu pneumatycznego N2, trzymając ją kleszczami. Próbkę do utwardzenia warstwy PR wyprać na twardo w temperaturze 110 °C przez 5 min.
  4. Wytrawić próbkę Si na sucho za pomocą indukcyjnie sprzężonego plazmowo-reaktywnego trawienia jonowego (ICP-RIE) o mocy RF 100 W, mocy ICP 0 W, ciśnieniu w komorze 30 mTorr i gazie SF6 (40 sccm) przez 6 minut (Rysunek 1c).
  5. Aby usunąć zakopaną warstwę tlenku, zanurz próbki w kwasie fluorowodorowym 49% na 2 minuty, używając czerpaka teflonowego (Rysunek 1d).
  6. Wyczyść próbkę sekwencyjnie acetonem, IPA i wodą demineralizowaną. Aby usunąć wilgoć, osusz próbkę za pomocą pistoletu pneumatycznego N2, trzymając ją kleszczami.

2. Osadzanie warstwy tlenków protektorowych

UWAGA: Zobacz Rysunek 1e - 1g.

  1. Zdeponuj warstwę protektorową SiO2 o grubości 130 nm za pomocą plazmowego chemicznego osadzania z fazy gazowej (PECVD) o temperaturze 230 °C, mocy 20 W RF, ciśnieniu 1000 mTorr, gazie SiH4 (100 sccm) i gazie N2O(800 sccm) przez 2 minuty (Rysunek 1e).
  2. Ułóż warstwę PR jako maskę dla warstwy protektorowej SiO2 (Rysunek 1f).
    1. Wirować dodatni PR na próbce przy 4 000 obr./min przez 40 s i miękko piec powlekaną próbkę w temperaturze 90 °C przez 90 s. Wystawić próbkę na działanie światła UV za pomocą maski fotolitograficznej przez 10 s.
    2. Zanurz próbkę w wywoływaczu na 1 minutę, aby zdefiniować wzór, wyczyść ją w wodzie DI i wysusz pistoletem pneumatycznym N2, trzymając ją kleszczami. Próbkę do utwardzenia warstwy PR wyprać na twardo w temperaturze 110 °C przez 5 min.
  3. Aby nadać wzór warstwie tlenku PECVD, zanurz próbkę w BOE na 30 s, używając czerpaka teflonowego (rysunek 1g).
  4. Wyczyść próbkę sekwencyjnie acetonem, IPA i wodą demineralizowaną. Aby usunąć wilgoć, osusz próbkę za pomocą pistoletu pneumatycznego N2, trzymając ją kleszczami.

3. Osadzanie pierwszej warstwy poliimidu i przeprowadzanie pierwszej metalizacji

  1. Przędzić poliimid (PI) na próbce z prędkością 4 000 obr./min przez 60 s, wyżarzać ją w temperaturze 110 °C przez 3 minuty i w temperaturze 150 °C przez 10 minut na płycie grzejnej, a następnie wyżarzać w temperaturze 230 °C przez 60 minut w atmosferze N2 poprzez dostarczanie N2 do pieca (Rysunek 1h).
  2. Osadzanie warstwy SiO2 o grubości 130 nm za pomocą PECVD o temperaturze 230 °C, mocy RF 20 W, ciśnieniu 1 000 mTorr, gazie SiH4 (100 sccm) i gazie N2O (800 sccm) przez 2 minuty.
  3. Wzór SiO2 jako twardej warstwy maski do suchego trawienia PI (Rysunek 1i).
    1. Wirować dodatni PR na próbce przy 4 000 obr./min przez 40 s i miękko piec powlekaną próbkę w temperaturze 90 °C przez 90 s. Wystawić próbkę na działanie światła UV za pomocą maski fotolitograficznej przez 10 s.
    2. Zanurz próbkę w wywoływaczu na 1 minutę, aby zdefiniować wzór, wyczyść ją w wodzie DI i wysusz za pomocą pistoletu pneumatycznego N2, trzymając ją kleszczami. Próbkę do utwardzenia warstwy PR wyprać na twardo w temperaturze 110 °C przez 5 min.
    3. Aby uzyskać wzór twardej maski SiO2, zanurz próbkę w BOE na 30 s za pomocą czerpaka teflonowego, wyczyść ją w wodzie DI i wysusz za pomocą pistoletu pneumatycznegoN2, trzymając ją kleszczami.
  4. Wytrawiaj PI na sucho za pomocą RIE o mocy 30 W RF, gazu O2 (30 sccm) i gazu Ar (70 sccm) przez 20 minut.
  5. Aby usunąć warstwę tlenku PECVD, zanurz próbkę w BOE na 30 s za pomocą czerpaka teflonowego.
  6. Wyczyść próbkę sekwencyjnie acetonem, IPA i wodą demineralizowaną. Aby usunąć wilgoć, osusz próbkę za pomocą pistoletu pneumatycznego N2, trzymając ją kleszczami.
  7. Nanieść Cr/Au o grubości 10 nm/200 nm przez napylanie.
  8. Wzór warstwy metalu Cr/Au (Rysunek 1j).
    1. Wirować dodatni PR na próbce przy 4 000 obr./min przez 40 s i miękko piec powlekaną próbkę w temperaturze 90 °C przez 90 s. Wystawić próbkę na działanie światła UV za pomocą maski fotolitograficznej przez 10 s.
    2. Zanurz próbkę w wywoływaczu na 1 minutę, aby zdefiniować wzór, wyczyść ją w wodzie DI i wysusz za pomocą pistoletu pneumatycznego N2, trzymając ją kleszczami. Aby utwardzić PR, próbkę piec na twardo w temperaturze 110 °C przez 5 minut.
    3. Wytrawić warstwę Cr/Au mokrym wytrawiaczem odpowiednio przez 60 s / 20 s.
  9. Wyczyść próbkę sekwencyjnie acetonem, IPA i wodą demineralizowaną. Aby usunąć wilgoć, osusz próbkę za pomocą pistoletu pneumatycznego N2, trzymając ją kleszczami.
    UWAGA: Proces czyszczenia musi być bardzo ostrożny, ponieważ istnieje ryzyko złuszczenia się warstwy PI.

4. Osadzanie drugiej warstwy poliimidu i przeprowadzanie drugiej metalizacji

  1. Wirować warstwę PI na próbce z prędkością 4 000 obr./min przez 60 s, wyżarzać ją w temperaturze 110 °C przez 3 minuty i w temperaturze 150 °C przez 10 minut na płycie grzejnej, a następnie wyżarzać w temperaturze 230 °C przez 60 minut w atmosferze N2 poprzez dostarczanie N2 do pieca (Rysunek 1k).
  2. Osadzać warstwę SiO2 o grubości 130 nm za pomocą PECVD o temperaturze 230 °C, mocy RF 20 W, ciśnieniu 1 000 mTorr, gazie SiH4 (100 sccm) i gazieN2O(800 sccm) przez 2 minuty.
  3. Wzór SiO2 jako twardą warstwę maski do trawienia na sucho (Rysunek 1l).
    1. Wirować dodatni PR na próbce przy 4 000 obr./min przez 40 s i miękko piec powlekaną próbkę w temperaturze 90 °C przez 90 s. Wystawić próbkę na działanie światła UV za pomocą maski fotolitograficznej przez 10 s.
    2. Zanurz próbkę w wywoływaczu na 1 minutę, aby zdefiniować wzór, wyczyść ją w wodzie DI i wysusz za pomocą pistoletu pneumatycznego N2, trzymając ją kleszczami. Próbkę do utwardzenia warstwy PR wyprać na twardo w temperaturze 110 °C przez 5 min.
    3. Aby uzyskać wzór twardej maski SiO2, zanurz próbkę w BOE na 30 s za pomocą czerpaka teflonowego, wyczyść ją w wodzie DI i wysusz za pomocą pistoletu pneumatycznegoN2, trzymając ją kleszczami.
  4. Wytrawiaj PI na sucho za pomocą RIE o mocy 30 W RF, gazu O2 (30 sccm) i gazu Ar (70 sccm) przez 50 minut.
  5. Aby usunąć warstwę tlenku PECVD, zanurz próbkę w BOE na 30 s za pomocą czerpaka teflonowego.
  6. Wyczyść próbkę sekwencyjnie acetonem, IPA i wodą demineralizowaną.
  7. Osadzanie Cr/Au o grubości 10 nm/200 nm poprzez napylanie.
  8. Wzór warstwy metalu Cr / Au (Rysunek 1m).
    1. Wirować dodatni PR na próbce przy 4 000 obr./min przez 40 s i miękko piec powlekaną próbkę w temperaturze 90 °C przez 90 s. Wystawić próbkę na działanie światła UV za pomocą maski fotolitograficznej przez 10 s.
    2. Zanurz próbkę w wywoływaczu na 1 minutę, aby zdefiniować wzór, wyczyść ją w wodzie DI i wysusz za pomocą pistoletu pneumatycznego N2, trzymając ją kleszczami. Próbkę do utwardzenia warstwy PR wyprać na twardo w temperaturze 110 °C przez 5 min.
    3. Wytrawić warstwę Cr/Au za pomocą mokrego wytrawiacza odpowiednio przez 60 s / 20 s.
  9. Wyczyść próbkę sekwencyjnie acetonem, IPA i wodą demineralizowaną.
  10. Aby usunąć wilgoć, osusz czyste podłoże przedmuchówką azotu, trzymając je kleszczami.
    UWAGA: Istnieje ryzyko złuszczenia się warstwy poliimidu, dlatego proces czyszczenia należy wykonywać bardzo ostrożnie.

5. Zamknięcie próbki za pomocą PI i otwieranie otworów przez otwory i strukturę siatki

  1. Wirować PI na próbce z prędkością 4 000 obr./min przez 60 s, wyżarzać ją w temperaturze 110 °C przez 3 minuty i w temperaturze 150 °C przez 10 minut na płycie grzejnej, a następnie wyżarzać w temperaturze 230 °C przez 60 minut w atmosferze N2 poprzez dostarczanie N2 do pieca (Rysunek 1n).
  2. Warstwę SiO2 o grubości 650 nm należy osadzić za pomocą PECVD o temperaturze 230 °C, mocy RF 20 W, ciśnieniu 1 000 mTorr, gazie SiH4 (100 sccm) i gazieN2O(800 sccm) przez 8 minut.
  3. Ułóż SiO2 jako twardą warstwę maski do wytrawiania na sucho.
    1. Wirować dodatni PR na próbce przy 4 000 obr./min przez 40 s i miękko piec powlekaną próbkę w temperaturze 90 °C przez 90 s. Wystawić próbkę na działanie światła UV za pomocą maski fotolitograficznej przez 10 s.
    2. Zanurz próbkę w wywoływaczu na 2 minuty, aby zdefiniować wzór, wyczyść ją w wodzie DI i wysusz za pomocą pistoletu pneumatycznego N2, trzymając ją kleszczami. Próbkę do utwardzenia warstwy PR wyprać na twardo w temperaturze 110 °C przez 5 min.
    3. Aby uzyskać wzór twardej maski SiO2, zanurz próbkę w BOE na 1 min 30 s za pomocą czerpaka teflonowego, wyczyść ją w wodzie DI i wysusz za pomocą dmuchawki N2, trzymając ją kleszczami.
      UWAGA: Ze względu na mały rozmiar wzoru, konieczne jest, aby rozwijał się dłużej niż poprzedni czas rozwoju.
  4. Wytrawiaj PI na sucho za pomocą RIE o mocy RF 30 W, gazu O2 (30 sccm) i gazu Ar (70 sccm) przez 75 minut.
  5. Wytrawianie na sucho Si przez ICP-RIE z mocą RF 100 W, mocą ICP 0 W, ciśnieniem w komorze 30 mTorr i gazem 40 sccm SF6 przez 6 minut (Rysunek 1o).
  6. Aby usunąć warstwę tlenku PECVD, zanurzyć próbkę w BOE na 1 min 30 s, używając czerpaka teflonowego.
  7. Wyczyść próbkę sekwencyjnie acetonem, IPA i wodą demineralizowaną.
  8. Osadzaj warstwę SiO2 o grubości 130 nm za pomocą PECVD o temperaturze 230 °C, mocy RF 20 W, ciśnieniu 1000 mTorr, gazie SiH4 (100 sccm) i gazieN2O(800 sccm) przez 2 min.
  9. Ułóż SiO2 jako twardą warstwę maski do wytrawiania na sucho.
    1. Wirować dodatni PR na próbce przy 4 000 obr./min przez 40 s i miękko piec powlekaną próbkę w temperaturze 90 °C przez 90 s. Wystawić próbkę na działanie światła UV za pomocą maski fotolitograficznej przez 10 s.
    2. Zanurz próbkę w wywoływaczu na 1 minutę, aby zdefiniować wzór, wyczyść ją w wodzie DI i wysusz za pomocą pistoletu pneumatycznego N2, trzymając ją kleszczami. Próbkę do utwardzenia warstwy PR wyprać na twardo w temperaturze 110 °C przez 5 min.
    3. Aby uzyskać wzór twardej maski SiO2, zanurz próbkę w BOE na 1 min 30 s za pomocą czerpaka teflonowego, wyczyść ją w wodzie DI i wysusz pistoletem pneumatycznymN2, trzymając ją kleszczami.
  10. Wytrawiaj na sucho PI przez RIE z mocą RF 30 W, gazem O2 (30 sccm) i gazem Ar (70 sccm) przez 75 minut.
  11. Aby usunąć warstwę tlenku PECVD, zanurz próbkę w BOE na 30 s za pomocą czerpaka teflonowego.
  12. Wyczyść próbkę sekwencyjnie acetonem, IPA i wodą demineralizowaną. Aby usunąć wilgoć, osusz czystą próbkę za pomocą pistoletu pneumatycznego N2, trzymając ją kleszczami.

6. Wytrawianie warstwy protektorowej i przenoszenie próbki na elastyczne podłoże

UWAGA: Zobacz Rysunek 2.

  1. Wytrawić warstwę protektorową, zanurzając próbkę w kwasie fluorowodorowym 49% na 20 minut (Rysunek 2a; wstawka).
  2. Przepłukać próbkę wodą demineralizowaną.
  3. Po wykorzystaniu zjawiska kapilarnego wycieraczki do wchłonięcia wilgoci między podłożem a urządzeniem, osusz czystą próbkę za pomocą pistoletu pneumatycznego N2, trzymając ją kleszczami, aby usunąć pozostałą wilgoć (Rysunek 2a).
    1. Przeprowadzić proces płukania i suszenia próbki. Ze względu na niską przyczepność między urządzeniem a podłożem, należy to robić bardzo ostrożnie, aby nie rozdzielać podłoża od urządzenia.
  4. Przytrzymaj próbkę za pomocą taśmy węglowej i przymocuj taśmę rozpuszczalną w wodzie.
  5. Zdejmij rozpuszczalną w wodzie taśmę w mgnieniu oka, aby zapobiec pozostaniu urządzenia na podłożu (Rysunek 2b).
  6. Upewnij się, że próbka jest przymocowana do taśmy rozpuszczalnej w wodzie.
  7. Przenieść próbkę do folii z politereftalanu etylenu (PET) pokrytej polidimetylosiloksanem (PDMS) (Rysunek 2c).
    1. Przygotować PDMS (mieszanina 10:1 prepolimeru: utwardzacz) i usunąć wszelkie pęcherzyki powietrza z PDMS poprzez odgazowanie.
    2. Wirować PDMS na folii PET z prędkością 1 000 obr./min przez 30 s i piec folię PET na płycie grzejnej w temperaturze 110 °C przez 10 minut.
    3. Wystaw próbkę na działanie światła UV przez 30 sekund, aby poprawić przyczepność PDMS i przymocuj rozpuszczalną w wodzie taśmę z próbką do folii PET pokrytej PDMS.
      UWAGA: Obróbka UV zwiększa przyczepność powierzchni PDMS.
  8. Aby usunąć taśmę rozpuszczalną w wodzie, ostrożnie upuść na nią wodę za pomocą pipety. Usuń taśmę rozpuszczalną w wodzie przy powolnym przepływie wody, aby zapobiec zmiecieniu urządzenia przez wodę. Powoli wysuszyć próbkę za pomocą pistoletu pneumatycznego N2, trzymając ją kleszczami ( Rysunek 2d).

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Wyniki

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

Rysunek 3a i 3b pokazują zaprojektowaną i wykonaną strukturę NIPIN PTR z uwzględnieniem poprzednich badań2,23. Wstawka w Rysunek 3a przedstawia podstawową charakterystykę I-V PTR. Szczegółowe parametry konstrukcyjne PTR przedstawiono w Rysunek 3b. Proces domieszkowania warstwy Si na płytce SOI przeprowadzono przy użyciu implantacji j...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Dyskusja

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

Opisana tutaj technologia wytwarzania w znacznym stopniu przyczynia się do postępu w dziedzinie zaawansowanej elektroniki i urządzeń ubieralnych. Podstawowe koncepcje tego podejścia wykorzystują cienką membranę Si i metalowe łączniki zdolne do rozciągania. Chociaż Si jest kruchym i twardym materiałem, który łatwo ulega pękaniu, bardzo cienka warstwa Si może uzyskać elastyczność26,27. W przypadku interkonektora metalowego falisty kształt zapewnia rozciągliwość i e...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Oświadczenia

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

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Podziękowania

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

Badania były wspierane przez Program Odkrywania Materiałów Kreatywnych przez Narodową Fundację Badawczą Korei (NRF) finansowany przez Ministerstwo Nauki i Technologii Informacyjnych (NRF-2017M3D1A1039288). Badania te były również wspierane przez grant Instytutu Promocji Technologii Informacyjnych i Komunikacyjnych (IITP) finansowany przez rząd Korei (MSIP) (nr 2017000709, Zintegrowane podejścia do fizycznie nieklonowalnych prymitywów kryptograficznych przy użyciu losowych laserów i optoelektroniki).

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
MBJ3karl sussMJB3 UV400 MASK ALIGNERNakładka na maskę
80 plus RIEInstrumenty OxfordPlasmalab 80 Plus dla RIEICP-RIE
80 plus PECVDInstrumenty OxfordPlasmalab 80 Plus dla PECVD,PECVD
SF-100NDRhabdos Co., Ltd.SF-100NDPowlekarka wirowa
PoliimidSigma-Aldrich 575771Poli(piromelityczny dwuwodnik-co-4,4 i prime;-oksydianilina), roztwór kwasu aminowego
SOI (krzem na izolatorze) wafel, 8-calowySoitecSOI (krzem na izolatorze), 8-calowy8-calowy wafel SOI (grubość krzemu: 1,25 i mu; m)
AcetonDuksan Pure Chemicals Co., Ltd.3051Alkohol izopropylowy acetonowy
(IPA)Duksan Pure Chemicals Co., Ltd.4614Alkohol izopropylowy (IPA)
Buforowany tlenek Wytrawianie 6:1Avantor1278Buforowany
HSD150-03PMisung Scientific Co., LtdHSD150-03PPłyta grzejna
AZ5214MikrochemicznyAZ5214Fotorezystuł
MIF300MikrochemicznyMIF300Wywoływacz
SYLGARD184Dow CorningSYLGARD184Elastomer polidimetylosiloksanowy
Kwas fluorowodorowy Duksan Pure Chemicals Co., Sp. z o.o.2919Kwas fluorowodorowy 
CR-7KMG Chemicals, Inc210023Chrom wytrawiacz maski
MFCD07370792Sigma-Aldrich651842Złoty wytrawiacz
wafel tlenek Wytrawianie 6:1

Bibliografia

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

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Przedruki i uprawnienia

Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE

Poproś o pozwolenie

Tagi

Elastyczna matryca fototransystor wg bokie domieszkowanie zanieczyszczeniamirozci gliwe metalowe po czeniacienka membrana krzemowaosadzanie z fazy gazowej wspomagane plazmtrawienie jonami reaktywnymitrawienie kwasem fluorowodorowymenkapsulacja poliimidowapomiar charakterystyki pr dowo napi ciowej

Powiązane artykuły