Fabricação de imagem flexível Sensor baseado no NIPIN Lateral Phototransistors

Apresentamos um método detalhado para fabricar uma matriz de fototransistor NIPIN lateral deformável para sensores de imagem curvos. A matriz de fototransistor com uma forma de malha aberta, que é composta de ilhas de silicone fina e elásticos metais interligações, proporciona flexibilidade e elasticidade. O analisador do parâmetro caracteriza a propriedade elétrica do fototransistor fabricado.

Nossa abordagem pode ajudar a avançar o progresso no campo da fabricação de dispositivos semicondutores flexores. A principal vantagem do nosso procedimento de fabricação é que melhora a corrente elétrica por estabilato de corrente dos dispositivos sob deformação. Prepare um silício DUB na amostra do isolador.

Este exemplo está pronto para isolamento de silício nas etapas subsequentes. Esta é uma representação esquemática de sua estrutura de camadas. Cinza representa silício, verde, dióxido de silício.

Vermelho e azul são regiões dopadas N-plus e P-plus, respectivamente. Gire uma camada positiva de fotorresistente na amostra a 4.000 rpm por 40 segundos. Em seguida, leve a amostra para uma chapa quente para assar a 90 graus Celsius por 90 segundos.

Após o cozimento macio, leve a amostra para uma configuração de fotolitografia ultravioleta. Lá, aplique uma máscara na amostra por 10 segundos. Recupere a amostra para desenvolvê-la.

Faça isso mergulhando-o no desenvolvedor por um minuto. Em seguida, limpe a amostra em água deionizada e seque-a com a pistola de nitrogênio. Em seguida, asse a amostra a 110 graus Celsius por cinco minutos.

Este diagrama representa as camadas da amostra neste ponto. Passe para secar a amostra com um gravador de íons reativo ao plasma acoplado indutivamente por seis minutos. Quando feito, a amostra tem essa estrutura.

O próximo passo é remover a camada de óxido enterrada. Para fazer isso, prepare uma solução de ácido fluorídrico a 49%. Mergulhe as amostras nele por dois minutos para remover a camada de óxido enterrada.

Após o banho ácido, seguido de limpeza e secagem, o isolamento do silício é completo. O próximo passo envolve a deposição de vapor químico aprimorada por plasma. Ao longo de dois minutos, deposite uma camada sacrificial de dióxido de silício de 130 nanômetros na amostra.

Gire o fotorresistente positivo na amostra, seguido de um cozimento macio. Empregue uma máscara de fotolitografia e exponha a amostra à luz ultravioleta por 10 segundos. Esta é uma representação da amostra depois de revelada e cozida a 110 graus Celsius por cinco minutos.

Prepare um recipiente de óxido tamponado e mergulhe a amostra nele por 30 segundos. Após a limpeza e secagem, o resultado é a remoção parcial da camada de óxido CVD. Deposite a poliimida por revestimento giratório na amostra.

Transfira-o para uma placa de aquecimento para começar a recozentá-lo a 110 graus Celsius por três minutos e depois a 150 graus Celsius por 10 minutos. Em seguida, mova a amostra para um forno com atmosfera de nitrogênio e continue a recozer a 230 graus Celsius por 60 minutos. A camada de poliimida cobre a amostra e fornece uma superfície para uma camada sacrificial de dióxido de silício.

Continue depositando uma camada de dióxido de silício de 130 nanômetros com deposição de vapor químico aprimorada por plasma por dois minutos. Use fotorresistente positivo para aplicar uma máscara, com 10 segundos de luz UV, e depois revele. Faça um cozimento macio e duro.

Forme uma máscara dura imergindo a amostra em óxido tamponado por 30 segundos, seguido de limpeza e secagem. Em seguida, seque a borda da poliimida usando o íon de reação por 20 minutos. Remova a camada de óxido com óxido tamponado etch, depois limpe e seque a amostra.

Agora, leve a amostra a um pulverizador para depositar cromo e ouro. Depois disso, gire o fotorresistente positivo antes de aplicar uma máscara de fotolitografia. Esta amostra foi desenvolvida por um minuto e cozida a 110 graus Celsius por cinco minutos.

Condicione as camadas de cromo e ouro com um ácido úmido por 20 segundos, para trazer a amostra a esse estado. Após a corrosão úmida de cromo e ouro, tome cuidado ao remover o fotorresistente, caso contrário, o ouro pode descascar. A segunda deposição de camada de poliimida e as segundas etapas de metalização ocorrem exatamente como a primeira.

Gire a camada e recoze a segunda camada de poliimida para produzir camadas como neste diagrama. Deposite e padronize uma camada de óxido de silício como uma camada de máscara dura para gravação a seco. Em seguida, cubra 20 nanômetros de cromo e 200 nanômetros de ouro antes de padronizá-lo.

Comece adicionando outra camada de poliimida revestida por rotação e recozendo-a. Use deposição de vapor químico aprimorada por plasma para depositar uma camada de dióxido de silício de 650 nanômetros em oito minutos. Após o revestimento giratório positivo fotorresistente na amostra, aplique uma máscara com fotolitografia UV.

Desenvolva a amostra, coze-a com força e padronize o dióxido de silício imergindo-o em óxido tamponado gravador. Use a corrosão iônica reativa para gravar a seco a poliimida por 75 minutos e, em seguida, condicione a seco o silício por seis minutos com gravação iônica indutivamente acoplada e reativa ao plasma. Agora é hora de gravar a camada sacrificial de óxido.

Mergulhe a amostra em ácido fluorídrico a 49% por 20 minutos. Recupere, enxágue e seque a amostra antes de prosseguir. Quando você está gravando a camada de sacrifício com ácido fluorídrico, é importante monitorar o progresso da gravação.

Certifique-se de que seu curso, o dispositivo pode descascar. Agora, segure a amostra com fita de carbono aplicada ao substrato. Em seguida, prenda a fita solúvel em água no lado padronizado.

Em seguida, retire a fita solúvel em água em um instante. Isso evita que o dispositivo permaneça no substrato. Obtenha PDMS desgaseificado em uma mistura de 10 para 1 de pré-polímero para agente de cura.

Além disso, obtenha filme PET suficiente para cobrir a amostra. Gire o filme com o PDMS a 1.000 rpm por 30 segundos. Em seguida, asse o filme em uma placa de aquecimento a 110 graus Celsius por 10 minutos.

Quando isso for feito, coloque a amostra na fita solúvel em água e exponha-a à luz ultravioleta por 30 segundos. Agora, trabalhe com a amostra e o filme. Anexe a fita solúvel em água com a amostra ao filme PET revestido com PDMS.

Com uma pipeta, jogue cuidadosamente água na fita solúvel em água para removê-la do filme. Empregue um fluxo lento de água para varrer a fita solúvel em água. Por fim, segure a amostra com uma pinça e seque-a com uma pistola de nitrogênio.

Este é o conjunto de fototransistores antes de ser transferido para um filme PET. Consiste em células de fototransistor repetidas representadas nesta imagem. Os eletrodos serpentinos encapsulados em poliimida permitem que o dispositivo se estique.

Aqui está o dispositivo após a transferência para um filme PET revestido com PDMS. Para medir as características IV em diferentes condições, use uma configuração semelhante a esta. Observe a definição do raio de curvatura.

Estas são medições das características IV da matriz de fototransistores, com diferentes raios de curvatura. As características elétricas da matriz são independentes do raio de curvatura. Este gráfico é da razão entre a fotocorrente e a corrente escura, em função da tensão, para diferentes raios de curvatura.

A faixa dinâmica é de cerca de 600 ou mais acima de uma tensão de polarização de dois volts. A inserção tem gráficos da corrente escura nos extremos de curvatura testados. Seu baixo valor causa a alta faixa dinâmica.

Uma vez dominada, essa técnica pode ser feita em 48 horas, se for executada corretamente. Ao tentar este procedimento, é importante evitar quaisquer atos que possam descascar os eletrodos de seu substrato. Seguindo este procedimento, outros métodos, como a corrosão de polímeros com outros gases, podem ser executados para funcionar, se puderem ser usados em condições diferentes das usadas na corrosão a seco.

Após seu desenvolvimento, essa técnica abriu caminho para pesquisadores na área de dispositivos flexíveis explorarem tentativas de imagens bioinspiradas. Depois de assistir a este vídeo, você deve ter uma boa compreensão de como fabricar um dispositivo semicondutor flexível. Não se esqueça de que trabalhar com os reagentes necessários pode ser extremamente perigoso, e precauções, como o uso de máscaras, capuzes e capacetes em sua estação, devem sempre ser tomadas durante a execução deste procedimento.