これは科学です:シリコンエレクトロニクス:ずっと私を曲げて





今日、現代の電子機器はモノリシックで堅牢なもののようですが、電子機器が柔軟になる日や時間からそう遠くない(そして一部のメーカーはすでに成功しています!)テレビやコンピューターの電源を入れると「ロールアウト」...これはもちろん夢です。しかし、実際の柔軟な電子機器は、最適で安価な技術を見つけるためのプロトタイプとして、世界中の研究所ですでに生産されています。







柔軟な非炭素、すなわちシリコンエレクトロニクスを作成するというトピックは、サウジアラビアのキングアブドゥラ科学技術研究所の開発者を促し(そう、オイルは進歩の障害ではありません)、コンデンサ、トランジスタなどのマイクロエレクトロニクスコンポーネントを転送するための新しい方法を開発しました。マイクロチップ全体を、二酸化シリコンまたは多結晶/アモルファスシリコンの柔軟な基板上に配置します。



もちろん、この問題の解決策は新しいものではなく、多くの研究所がすでにこの分野でかなりの作業を行っています。 例えば、IBMは1年前フレキシブルエレクトロニクスのビジョンを導入しました 。それ以前は、 「スプリング式」接点を作成し、導電性ポリマーで通常のシリコンに個別の小さなチップを固定し、 カーボンナノチューブ基づいソリューションでさえ、多くの試みがありました製造プロセスの変更およびシリコンと二酸化シリコンの使用。



そのため、普通のガラスをほぼ半分に曲げることができ、全体が製品の厚さだけであることをおそらく知っている人はほとんどいません。 これは、実際にはアルミニウムまたは鉄の薄い箔をバルクの金属片と比較することと同じです。 そのため、提示された技術はこの効果を利用しています。つまり、基板の厚さはわずか5ミクロンに減少します。 基板をキャリアから分離するために、約3〜5マイクロメートルのサイズの穴が「ドリル」され、基板からキャリアを均一に分離して反応エッチングが行われます。





フレキシブルエレクトロニクスを作成するための2つのプロセス:a)透明な二酸化ケイ素基板上、およびb)従来のシリコン基板上



このプロセスの操作性と再現性をテストするために、著者はフレキシブル半導体コンデンサ(MOSCAP)、電界効果トランジスタ( MOSFET )、および金属絶縁体金属(MIMCAP)コンデンサを作成しました。 すべての試験サンプルは、自信を持って曲がり、バルクのサンプルと比較してほとんど区別できない特性を示しています。





薄くて柔軟なシリコンウェーハ上に作成されたコンデンサと電界効果トランジスタ



しかし、それだけではありません。この作業では、マイクロリチウムイオンバッテリーや熱電発電機などの完成したデバイスの作業も示しています。





実際のデバイスの動作のデモンストレーション:ab)熱電発電機とその特性©、d)リチウム電池とその容量(e)



コストについて言えば、著者は、XeF 2を使用した反応性エッチングとその後のプレートの分離を除き、製造に関わるすべてのプロセスは従来の生産で使用されるプロセスと同等であると書いています。 ただし、この化合物は18 cm 2プレートあたり約18グラム消費されます(100サイクル、30秒/サイクル)。 8ドル/ gのコストを考えると、エッチング手順全体が0.88ドル/ cm 2で出てくることがわかりますが、これはそれほど小さくありません。 そして、Xeの回復-少なくとも部分的には-何度もコストを削減します。 さらに、基板を薄くすると材料が大幅に節約されます。



そして最後に、著者が4インチのプレートで「再生」されるビデオをここで撮影できます



ACSNano誌に掲載されたオリジナル記事。




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