具有梯度屈曲形态的硅单晶薄膜构筑与电子学性能研究
发布时间：2022-01-21 13:51
因其在医疗健康、装备结构监测等领域的诱人应用前景,以实现可延展、可弯曲电子器件为核心的柔性电子技术已经成为新型电子器件研究的热点之一。通过在无机器件上引入耐拉伸力学结构实现器件柔性化的无机柔性电子器件,与有机柔性电子器件相比具有高性能与高可靠性的优点。在目前提出的典型耐拉伸力学结构中,通过薄膜屈曲形成的波纹结构是一种简便易行,且得到较为系统的研究与应用的结构。由于薄膜在形成波纹结构后会引入可控的梯度应变,因而波纹结构作为一种向薄膜中引入周期性应变分布的方法,也在应变工程领域中具有应用潜力。然而以往报道的关于无机薄膜波纹结构的研究,都是基于规则矩形条带展开的,关于利用非规则矩形条带薄膜形成的波纹结构的研究鲜有报道。由于条带宽度的变化会导致基底在回缩时产生不均匀的回缩力,薄膜的形状变化可能对最终形成的波纹结构形态会造成影响。因此探究具有梯度屈曲形态的无机半导体薄膜的制备工艺及其形貌与工艺参数间的关系,不仅是对波纹结构研究的进一步完善,也可为功能薄膜的应变工程提供一种引入梯度应变分布的方法。本课题以单晶硅薄膜为研究对象,利用光刻、反应离子刻蚀等工艺将薄膜图形化为对称梯形结构。利用转印技术将薄...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
柔性电子领域的进展
电子科技大学硕士学位论文4（g）（h）图1-2实现器件柔性化的三种力学结构。（a）一维均匀薄膜波纹结构[31]；（b）二维人字形薄膜波纹结构[43]；（c）开放网格结构[30]；（d）直联岛桥结构[27]；（e）蛇形互联岛桥结构[27]；（e）分形互联岛桥结构[28]；（g）梯度屈曲形态[32]；（h）基于折纸结构的可折叠超级电容器[33]应变工程，是通过一定方法对材料施加应变，从而改变材料内原子排布参数，进而对其能带、极化、输运特性等物理性能进行调控的一门科学。随着薄膜材料厚度的不断减小，特别是石墨烯、二硫化钼等二维材料的发现，应变对材料性能的调控也越发明显[36-38]。而要进行应变工程的研究，如何向材料中引入应变是首先需要解决的问题，柔性电子技术的发展则为应变的引入提供了新的思路。通过直接对转移有功能材料的柔性基底施加宏观变形或薄膜的屈曲诱导薄膜产生形变，可通过材料宏观形变与微观应变的耦合将应变引入材料中。利用宏观形变引入应变，可以避免使用离子注入、外延生长等复杂的工艺，并且可以便捷灵活地引入多种类型的应变，适用的调控对象范围也比较广。近年来，针对通过宏观变形引入应变这一问题，已有一些代表性的研究成果。Kim等人发现在柔性基底上制备的硅纳米薄膜器件在被弯折时器件的迁移率会发生改变[39]，当器件沿着圆柱面弯曲，器件整体受到了张应力，器件有效迁移率得到了提升，Zhao等也发现了类似的现象[40]。Wang等人在具有波纹结构的GaAs纳米条带中发现了其波峰与波谷处的能带带隙与拉曼峰位发生了改变[41]。在磷烯中也发现类似的能带调制现象现象，且表现出强烈的各向异性，沿着不同方向形成屈曲形态时，磷烯的能带会发生不同的变化，且这种现象是可逆的[42]。以上的研究结果说明，通过
第一章绪论5变分布，从而实现对薄膜物性的连续调控。因此，如何更好的利用薄膜屈曲形成的波纹结构进行薄膜的应变工程等物性调控，是一个值得进一步研究的问题。（a）（b）（c）图1-3柔性电子在应变工程中的应用。（a）应变对硅基电子器件迁移率的改变：右侧两幅图分别为沿不同方向对器件施加应变时器件的有效迁移率变化[39]；（b）屈曲形态薄膜峰/谷处应变对GaAs拉曼峰位与能带的调控[41]；（c）薄膜屈曲对磷烯能带的调控[42]
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于硅光电二极管的低吸收剂量率实时在线探测器[J]. 刘建勇,蹇源,石建敏,唐春,杨桂霞. 电子元件与材料. 2020(01)
[2]可延展柔性无机微纳电子器件原理与研究进展[J]. 冯雪,陆炳卫,吴坚,林媛,宋吉舟,宋国锋,黄永刚. 物理学报. 2014(01)
硕士论文
[1]AlxGa1-xAs柔性薄膜制备及其光电性能研究[D]. 王宇轩.电子科技大学 2016
[2]利用旋涂掺杂工艺与激光退火技术制备高性能Ge器件的研究[D]. 刘畅.南京大学 2015
本文编号：3600382
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
柔性电子领域的进展
电子科技大学硕士学位论文4（g）（h）图1-2实现器件柔性化的三种力学结构。（a）一维均匀薄膜波纹结构[31]；（b）二维人字形薄膜波纹结构[43]；（c）开放网格结构[30]；（d）直联岛桥结构[27]；（e）蛇形互联岛桥结构[27]；（e）分形互联岛桥结构[28]；（g）梯度屈曲形态[32]；（h）基于折纸结构的可折叠超级电容器[33]应变工程，是通过一定方法对材料施加应变，从而改变材料内原子排布参数，进而对其能带、极化、输运特性等物理性能进行调控的一门科学。随着薄膜材料厚度的不断减小，特别是石墨烯、二硫化钼等二维材料的发现，应变对材料性能的调控也越发明显[36-38]。而要进行应变工程的研究，如何向材料中引入应变是首先需要解决的问题，柔性电子技术的发展则为应变的引入提供了新的思路。通过直接对转移有功能材料的柔性基底施加宏观变形或薄膜的屈曲诱导薄膜产生形变，可通过材料宏观形变与微观应变的耦合将应变引入材料中。利用宏观形变引入应变，可以避免使用离子注入、外延生长等复杂的工艺，并且可以便捷灵活地引入多种类型的应变，适用的调控对象范围也比较广。近年来，针对通过宏观变形引入应变这一问题，已有一些代表性的研究成果。Kim等人发现在柔性基底上制备的硅纳米薄膜器件在被弯折时器件的迁移率会发生改变[39]，当器件沿着圆柱面弯曲，器件整体受到了张应力，器件有效迁移率得到了提升，Zhao等也发现了类似的现象[40]。Wang等人在具有波纹结构的GaAs纳米条带中发现了其波峰与波谷处的能带带隙与拉曼峰位发生了改变[41]。在磷烯中也发现类似的能带调制现象现象，且表现出强烈的各向异性，沿着不同方向形成屈曲形态时，磷烯的能带会发生不同的变化，且这种现象是可逆的[42]。以上的研究结果说明，通过
第一章绪论5变分布，从而实现对薄膜物性的连续调控。因此，如何更好的利用薄膜屈曲形成的波纹结构进行薄膜的应变工程等物性调控，是一个值得进一步研究的问题。（a）（b）（c）图1-3柔性电子在应变工程中的应用。（a）应变对硅基电子器件迁移率的改变：右侧两幅图分别为沿不同方向对器件施加应变时器件的有效迁移率变化[39]；（b）屈曲形态薄膜峰/谷处应变对GaAs拉曼峰位与能带的调控[41]；（c）薄膜屈曲对磷烯能带的调控[42]
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于硅光电二极管的低吸收剂量率实时在线探测器[J]. 刘建勇,蹇源,石建敏,唐春,杨桂霞. 电子元件与材料. 2020(01)
[2]可延展柔性无机微纳电子器件原理与研究进展[J]. 冯雪,陆炳卫,吴坚,林媛,宋吉舟,宋国锋,黄永刚. 物理学报. 2014(01)
硕士论文
[1]AlxGa1-xAs柔性薄膜制备及其光电性能研究[D]. 王宇轩.电子科技大学 2016
[2]利用旋涂掺杂工艺与激光退火技术制备高性能Ge器件的研究[D]. 刘畅.南京大学 2015
本文编号：3600382
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