柔性电子设备的曙光–在各种基底材料上制备电子元件

科学家研制出了可以安置在各种基底上电子元件,从而使制造柔性的电子设备成为可能。

半导体电子元件广泛地应用在生活的各个方面,然而,这些器件通常都是硬质的和不可伸缩的,这是因为构建它们的基底-通常是硅片或玻璃-缺乏可能的延展性所导致的。无延展性的电子器件在电脑和集成线路板等传统领域中工作良好,但是却无法应用在有延展性或弹性的基底上。然而,人们希望下一代的电子设备不仅拥有良好的电子性能,也具有良好的延展性和柔性,比如制备可以折叠的电视或者电子报纸。这就对电子元件的制造和基底的选择提出了更高的要求。

近日,科学家们在《先进功能材料》(Advanced Functional Materials)报道了一种新颖的半导体器件的制备方法,其特点是可以将半导体晶体管可以安放在各种各样的基底上,包括PET塑料薄膜,玻璃,纺织品,纸片,甚至铝箔纸。广泛的基底相容性,让工程师们可以根据需要选择不同的材料制备电子设备,以满足不同的应用领域。

此篇报道中,科学家们首先利用单晶硅制备了包含了了栅氧化层(gate oxide)和集成线路的金属氧化物半导体场效应晶体管(metal oxide-semiconductor field-effect transistors,MOSFETs),然后将其安置在各种不同的基底上面。测试结果证明了这些场效应管仍具有良好的电子功能。此项技术的关键在于先将元件的制造步骤从基片上剥离出来(传统的制造步骤都是在基片上完成的),制造完备后,再将元件安置在想要的基底上,从而解决了制备过程对基片的依靠问题。同时元件的底层也通过了热氧化层钝化,而也保持了它们的优异的良好的电子性能。

这项新颖的技术可以让工程师们在任何材料上构建电子设备,或许不久的将来我们就可以看到可以折叠后放在口袋里的iPad和电视机了.

H. Chung et al., Adv. Funct. Mater. 2011; DOI: 10.1002/adfm.201100124