JoVE Logo
Authors
Contact Us

Sign In

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

In This Article

  • Summary
  • Abstract
  • Introduction
  • Protocol
  • תוצאות
  • Discussion
  • Disclosures
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

Summary

אנו מציגים שיטה מפורטת כדי לפברק deformable לרוחב NIPIN phototransistor מערך עבור חיישני תמונה מעוקל. המערך phototransistor עם טופס רשת פתוחה, אשר מורכב של האיים סיליקון דק, מתיחה interconnectors מתכת, מספק גמישות, stretchability. במנתח בפרמטר מאפיין המאפיין חשמל של phototransistor מפוברק.

Abstract

רסיברים צילום גמיש נחקרו באינטנסיביות לשימוש של חיישני תמונה מעוקל, אשר מהווים מרכיב חיוני במערכות הדמיה בהשראה ביו, אבל נשארים מספר נקודות מאתגר, כגון יעילות הספיגה נמוכה בשל פעיל שכבה דקה, נמוך גמישות. אנו מציגים שיטה מתקדמת ליצור מערך phototransistor גמיש בעל הופעה חשמלית משופרת. בביצועים חשמל הוא מונע על ידי זרם אפל נמוכה בשל טומאה עמוקה סימום. Interconnectors מתכת מתיחה וגמישות מציעים בו זמנית stabilities חשמליים ומכניים במדינה מאוד מעוותת. הפרוטוקול מתאר במפורש את תהליך ייצור phototransistor באמצעות קרום דק סיליקון. על ידי מדידת-V מאפייני ההתקן הושלמה מדינות מעוותת, נדגים כי גישה זו משפרת את stabilities מכניים וחשמליים של המערך phototransistor. אנו מצפים כי זו הגישה phototransistor גמיש יכול להיות בשימוש נרחב עבור היישומים של לא רק הדור הבא מערכות הדמיה/אלקטרואופטיקה, אלא גם מכשירים שכאלו כגון חיישני מישוש/לחץ/טמפרטורה וצגים בריאות.

Introduction

בהשראת ביו מערכות הדמיה יכול לספק יתרונות רבים לעומת קונבנציונאלי דימות מערכות1,2,3,4,5. רשתית העין או ommatidia המיספרי הוא מרכיב משמעותי של מערכת הראייה ביולוגי1,2,6. חיישן התמונה מעוקל, אשר מחקה את אלמנט קריטי עיניים חייתיות, יכול לספק תצורה קומפקטי ופשוט של מערכות אופטיות עם סטייה נמוכה7. הפיתוחים מגוון של טכניקות ייצור וחומרים, לדוגמה, את השימוש בחומרים ממהותם רך כגון אורגני/ננו8,9,10,11, 12 והמבוא למבנים deformable מוליכים למחצה כולל צורן (Si) וגרמניום (לתת)1,2,3,13,14, 15,16,17, להבין את חיישני התמונה מעוקל. ביניהם, גישות סי מספקים יתרונות הגלום כגון שפע של חומר, טכנולוגיה, יציבות ויכולת עליונות אופטי/חשמל. מסיבה זו, למרות סי יש קשיחות מהותי, פריכות, מבוסס-סי אלקטרוניקה גמישה נרחב נחקרו ליישומים שונים, כגון אלקטרואופטיקה גמיש18,19,20 כולל תמונות מעוקל חיישנים1,2,3מכשירים הבריאות אפילו שכאלו21,22.

במחקר שנערך לאחרונה, אנו מנותח, שיפור ביצועי חשמל דק סי photodetector מערך23. במחקר הזה, תא יחידה האופטימלי של המערך photodetector מעוקל הוא סוג phototransistor (PTR) המורכבת של פוטודיודה ו דיודת חסימה. רווח צומת הבסיס מגביר את photocurrent שנוצר, ומכאן זה מוצגים דרך לשפר הופעה חשמלית עם מבנה סרט דק. בנוסף התא הבודד, המבנה סרט דק מתאים לדכא את זרם כהה, אשר נחשב כמו רעש photodetector. לגבי ריכוז סמים, ריכוז גדול יותר15 10 ס מ-3 היא מספיקה על מנת להשיג ביצועים יוצאי דופן שבו המאפיינים דיודה שניתן לתחזק את עוצמת האור מעל 10-3 W/cm2 23 . יתר על כן, התא הבודד PTR יש רעש עמוד נמוך ויציב שטיחות/חשמלית לעומת זו של פוטודיודה מאפייני. בהתבסס על כללי עיצוב אלה, אנחנו מפוברק מערך photodetector גמיש המורכב PTRs סי דק באמצעות סיליקון-על-מבודד רקיק (SOI). באופן כללי, כלל חשוב לעיצוב של חיישני תמונה גמיש הוא מושג נייטרלי המטוס מכני אשר מגדירה את המיקום באמצעות העובי של המבנה איפה זנים אפס עבור r קטן באופן שרירותי24. נקודה מכרעת נוספת היא הגיאומטריה סרפנטין של האלקטרודה צורה גליים מספק stretchability הפיך באופן מלא את האלקטרודה. בשל אלו שני מושגים חשוב לעיצוב, המערך photodetector יכול להיות גמיש מתיחה. הוא מקל להרכב תלת-ממד של המערך photodetector בצורת חצי כדור או צורה מעוגלת כמו הרשתית של עיניים חייתיות2.

בעבודה זו, אנו מפרטים את התהליכים על הזיוף של המערך PTR מעוקל באמצעות תהליכי ייצור מוליכים למחצה (למשל, סמים בספורט, תחריט, התצהיר), העברת ההדפסה. כמו כן, אנו לאפיין PTR יחיד במונחים של מעגל-V. בנוסף על שיטת ייצור ו תא בודד ניתוח, ניתוח התכונה חשמל של המערך PTR מדינות מעוותת.

Protocol

התראה: כמה כימיקלים (כלומר., חומצה הידרופלואורית במאגר תחמוצת etchant, אלכוהול איזופרופיל, וכו.) בשימוש זה פרוטוקול יכולים להיות מסוכנים לבריאות. נא עיין גליונות נתונים בטיחות חומרים רלוונטיים כל לפני כל הכנת הדוגמא מתקיים. לנצל את ציוד מגן אישי המתאים (למשל., המעבדה, בטיחות משקפיים, כפפות) הנדסה פקדים (למשל., רטוב תחנת, מנדף) בעת טיפול etchants, ממיסים.

1. סי סימום ובידוד

הערה: ראה איור 1a - 1 י.

  1. הכן רקיק SOI מסומם על ידי implantation יון עם התנאים כדלקמן: dopant-זרחן/בורון, האנרגיה של 80/50 קוו, מנה של 5 x 1015/3 x 1015 ס מ-3 עבור n+ ו- p+ סמים בספורט, בהתאמה. כדי לשחזר את crystallinity הנגדי של, anneal את הדגימה בטמפרטורה של 1000 מעלות צלזיוס במשך 120 דקות בתנור לאחר ההשתלה יון. הכינו את הדגימות מסומם באמצעות תהליך implantation יון מן המרכז הלאומי NanoFab (NNFC) עבור יציבות התהליך גבוה ו עמוק סימום עומק (איור 1 א').
  2. כדי להסיר את תחמוצת מקורית, לטבול המדגם קוביות באמצעות של הדובה טפלון בשנת etchant במאגר אוקסיד (BOE) עבור 5 s ולנקות את הדגימה קוביות ברצף עם אצטון, אלכוהול איזופרופיל (IPA) ומים (DI) יונים.
  3. בצורת תבנית photoresist (PR) עבור הבידוד סי (איור 1b).
    1. ספין המעיל PR חיוביים על הדגימה ב- 4,000 סל ד עבור 40 s ורך אופים המדגם מצופה ב 90 מעלות צלזיוס במשך וחושפים ס' 90 המדגם לאור אולטרא סגול עם מסיכה פוטוליתוגרפיה 10 s.
    2. לטבול המדגם של המפתח עבור 1 דקות כדי להגדיר את התבנית, לנקות אותו במים DI לייבש אותו עם רובה הנשיפה2 N תוך החזקתה עם מלקחיים. קשה לאפות את הדגימה להקשחת השכבה יחסי ציבור ב 110 מעלות צלזיוס במשך 5 דקות.
  4. יבש לחרוט מדגם סי באמצעות inductively בשילוב פלזמה-איכול (ICP-RIE) עם 100 W RF 0 W ICP כוח, 30 mTorr קאמרית הלחץ, והכוח SF גז6 (40 sccm) 6 דקות (איור 1 c).
  5. כדי להסיר את שכבת תחמוצת קבורה, לטבול את הדגימות חומצה הידרופלואורית 49% למשך 2 דקות, באמצעות העגלה של טפלון (איור 1 d).
  6. נקי הדגימה ברצף עם אצטון, IPA DI מים. כדי להסיר את הלחות, יבש את הדגימה. עם רובה הנשיפה2 N תוך החזקתה עם מלקחיים.

2. התצהיר שכבת תחמוצת ההקרבה

הערה: ראה איור 1e - 1 g.

  1. להפקיד שכבה ההקרבה של2 SiO עם עובי של 130 nm באמצעות פלזמה משופרת בתצהיר אדים כימיים (לחץ) עם טמפרטורה של 230 ° C, 20 W RF 1000 mTorr לחץ, SiH4 גז (100 sccm), והכוח N2O גז (800 sccm) למשך 2 דקות ( איור 1e).
  2. תבנית השכבה יחסי ציבור כמו מסכה של SiO2 השכבה ההקרבה (איור 1f).
    1. ספין המעיל PR חיוביים על הדגימה ב- 4,000 סל ד עבור 40 s ורך אופים המדגם מצופה ב 90 מעלות צלזיוס במשך וחושפים ס' 90 המדגם לאור אולטרא סגול עם מסיכה פוטוליתוגרפיה 10 s.
    2. לטבול המדגם של המפתח עבור 1 דקות כדי להגדיר את התבנית, לנקות אותו במים DI לייבש אותו עם רובה הנשיפה2 N תוך החזקתה עם מלקחיים. קשה לאפות את הדגימה להקשחת השכבה יחסי ציבור ב 110 מעלות צלזיוס במשך 5 דקות.
  3. על תבנית בשכבת תחמוצת לחץ, לטבול את הדגימה ב BOE ב-30 s, באמצעות העגלה של טפלון (איור 1 g).
  4. נקי הדגימה ברצף עם אצטון, IPA DI מים. כדי להסיר את הלחות, יבש את הדגימה. עם רובה הנשיפה2 N תוך החזקתה עם מלקחיים.

3. הפקדת השכבה הראשונה של פוליאימיד וביצוע את Metallization הראשונה

  1. ספין המעיל פוליאימיד (PI) על הדגימה ב- 4,000 סל ד 60 s, anneal זה ב 110 מעלות צלזיוס למשך 3 דקות ו ב 150 מעלות צלזיוס למשך 10 דקות על פלטה חמה, ו anneal זה ב 230 מעלות צלזיוס למשך 60 דקות באווירה2 N הרציונאלית N2 לתנור (איור 1 h).
  2. להפקיד שכבה2 SiO עם עובי של 130 nm באמצעות לחץ לטמפרטורה של 230 מעלות צלזיוס, 20 W RF כוח, 1,000 mTorr לחץ, SiH4 גז (100 sccm), גז2O N (800 sccm) למשך 2 דקות.
  3. דפוס SiO2 כשכבה מסכת קשה עבור PI איכול (איור 1i) יבש.
    1. ספין המעיל PR חיוביים על הדגימה ב- 4,000 סל ד עבור 40 s ורך אופים המדגם מצופה ב 90 מעלות צלזיוס במשך וחושפים ס' 90 המדגם לאור אולטרא סגול עם מסיכה פוטוליתוגרפיה 10 s.
    2. לטבול המדגם של המפתח עבור 1 דקות כדי להגדיר את התבנית, לנקות אותו במים DI לייבש אותו עם רובה הנשיפה2 N תוך החזקתה עם מלקחיים. קשה לאפות את הדגימה להקשחת השכבה יחסי ציבור ב 110 מעלות צלזיוס במשך 5 דקות.
    3. על תבנית המסיכה קשה של2 SiO, לטבול את הדגימה ב BOE ב-30 s באמצעות העגלה טפלון, לנקות אותו במים DI, לייבש אותו עם רובה הנשיפה2 N תוך החזקתה עם מלקחיים.
  4. יבש לחרוט את PI באמצעות ורי עם כוח W RF 30, גז2 O (30 sccm) וגז Ar (70 sccm) במשך 20 דקות.
  5. כדי להסיר את שכבת תחמוצת לחץ, לטבול את הדגימה ב BOE ב-30 s, באמצעות העגלה של טפלון.
  6. נקי הדגימה ברצף עם אצטון, IPA DI מים. כדי להסיר את הלחות, יבש את הדגימה. עם רובה הנשיפה2 N תוך החזקתה עם מלקחיים.
  7. להפקיד 10 ננומטר/200 ננומטר עובי Cr/Au על ידי התזה.
  8. תבנית בשכבת מתכת Cr/Au (איור 1j).
    1. ספין המעיל PR חיוביים על הדגימה ב- 4,000 סל ד עבור 40 s ורך אופים המדגם מצופה ב 90 מעלות צלזיוס במשך וחושפים ס' 90 המדגם לאור אולטרא סגול עם מסיכה פוטוליתוגרפיה 10 s.
    2. לטבול המדגם של המפתח עבור 1 דקות כדי להגדיר את התבנית, לנקות אותו במים DI לייבש אותו עם רובה הנשיפה2 N תוך החזקתה עם מלקחיים. להקשיח ליחסי ציבור, קשה לאפות את הדגימה ב 110 מעלות צלזיוס במשך 5 דקות.
    3. לחרוט את השכבה Cr/Au עם etchant רטוב לסופרן s/20 60, בהתאמה.
  9. נקי הדגימה ברצף עם אצטון, IPA DI מים. כדי להסיר את הלחות, יבש את הדגימה. עם רובה הנשיפה2 N תוך החזקתה עם מלקחיים.
    הערה: תהליך ניקוי חייב להיות זהיר מאוד מאז קיים סיכון של קילוף השכבה PI.

4. בתצהיר של השכבה השנייה של פוליאימיד וביצוע של Metallization השני

  1. ספין המעיל PI על הדגימה ב- 4,000 סל ד 60 s, anneal זה ב 110 מעלות צלזיוס למשך 3 דקות ו ב 150 מעלות צלזיוס למשך 10 דקות על פלטה חמה, ו anneal זה ב 230 מעלות צלזיוס למשך 60 דקות באווירה2 N הרציונאלית N2 לתנור (איור 1 k).
  2. להפקיד שכבה2 SiO עם עובי של 130 nm באמצעות לחץ עם טמפרטורת 230 ° C, 20 W RF 1,000 mTorr לחץ, SiH4 גז (100 sccm), והכוח N2O גז (800 sccm) למשך 2 דקות.
  3. תבנית ה-2 SiO כשכבה מסכת קשה עבור איכול יבש (l איור 1).
    1. ספין המעיל PR חיוביים על הדגימה ב- 4,000 סל ד עבור 40 s ורך אופים המדגם מצופה ב 90 מעלות צלזיוס במשך וחושפים ס' 90 המדגם לאור אולטרא סגול עם מסיכה פוטוליתוגרפיה 10 s.
    2. לטבול המדגם של המפתח עבור 1 דקות כדי להגדיר את התבנית, לנקות אותו במים DI לייבש אותו עם רובה הנשיפה2 N תוך החזקתה עם מלקחיים. קשה לאפות את הדגימה להקשחת השכבה יחסי ציבור ב 110 מעלות צלזיוס במשך 5 דקות.
    3. על תבנית המסיכה קשה של2 SiO, לטבול את הדגימה ב BOE ב-30 s באמצעות העגלה טפלון, לנקות אותו במים DI, לייבש אותו עם רובה הנשיפה2 N תוך החזקתה עם מלקחיים.
  4. יבש לחרוט החוקר באמצעות ורי עם כוח W RF 30, גז2 O (30 sccm) וגז Ar (70 sccm) למשך 50 דקות.
  5. כדי להסיר את שכבת תחמוצת לחץ, לטבול את הדגימה ב BOE ב-30 s, באמצעות העגלה של טפלון.
  6. נקי הדגימה ברצף עם אצטון, IPA DI מים.
  7. להפקיד 10 ננומטר/200 ננומטר בעובי של Cr/או על ידי ציפוי לרעוד. להוציא.
  8. תבנית בשכבת מתכת Cr/Au (איור 1 מ').
    1. ספין המעיל PR חיוביים על הדגימה ב- 4,000 סל ד עבור 40 s ורך אופים המדגם מצופה ב 90 מעלות צלזיוס במשך וחושפים ס' 90 המדגם לאור אולטרא סגול עם מסיכה פוטוליתוגרפיה 10 s.
    2. לטבול המדגם של המפתח עבור 1 דקות כדי להגדיר את התבנית, לנקות אותו במים DI לייבש אותו עם רובה הנשיפה2 N תוך החזקתה עם מלקחיים. קשה לאפות את הדגימה להקשחת השכבה יחסי ציבור ב 110 מעלות צלזיוס במשך 5 דקות.
    3. לחרוט את השכבה Cr/Au מאת etchant רטוב לסופרן s/20 60, בהתאמה.
  9. נקי הדגימה ברצף עם אצטון, IPA DI מים.
  10. כדי להסיר את הלחות, יבש המצע נקי עם חנקן ורובה כשאת מחזיקה אותו עם מלקחיים.
    הערה: קיים סיכון של קילוף השכבה פוליאימיד, אז לבצע את תהליך הניקוי בזהירות רבה.

5. לבצע את הדגימה עם PI, פתיחת דרך חורים ומבנה רשת

  1. ספין המעיל PI על הדגימה ב- 4,000 סל ד 60 s, anneal זה ב 110 מעלות צלזיוס למשך 3 דקות ו ב 150 מעלות צלזיוס למשך 10 דקות על פלטה חמה, ו anneal זה ב 230 מעלות צלזיוס למשך 60 דקות באווירה2 N הרציונאלית N2 לתנור (איור 1n).
  2. להפקיד שכבה2 SiO עם עובי של 650 nm באמצעות לחץ עם טמפרטורת 230 ° C, 20 W RF 1,000 mTorr לחץ, SiH4 גז (100 sccm), והכוח N2O גז (800 sccm) במשך 8 דקות.
  3. דפוס SiO2 כשכבה מסכת קשה עבור איכול יבש.
    1. ספין המעיל PR חיוביים על הדגימה ב- 4,000 סל ד עבור 40 s ורך אופים המדגם מצופה ב 90 מעלות צלזיוס במשך וחושפים ס' 90 המדגם לאור אולטרא סגול עם מסיכה פוטוליתוגרפיה 10 s.
    2. לטבול המדגם של היזם למשך 2 דקות כדי להגדיר את התבנית, לנקות אותו במים DI לייבש אותו עם רובה הנשיפה2 N תוך החזקתה עם מלקחיים. קשה לאפות את הדגימה להקשחת השכבה יחסי ציבור ב 110 מעלות צלזיוס במשך 5 דקות.
    3. תבנית המסיכה קשה של2 SiO, לטבול המדגם ב BOE עבור s 1 דקות 30 באמצעות העגלה טפלון, לנקות אותו במים DI של לייבש אותו עם רובה הנשיפה2 N תוך החזקתה עם מלקחיים.
      הערה: בשל גודל קטן המתבנת, יש צורך לתת לזה להתפתח יותר קצב ההתפתחות הקודמים.
  4. יבש לחרוט החוקר באמצעות ורי עם כוח W RF 30, גז2 O (30 sccm) וגז Ar (70 sccm) למשך 75 דקות.
  5. יבש לחרוט את סי על ידי ICP-RIE עם כוח W RF 100, 0 W ICP כוח, 30 mTorr קאמרית הלחץ וגז 40 sccm SF6 על 6 דקות (איור 1o).
  6. כדי להסיר את שכבת תחמוצת לחץ, לטבול את הדגימה ב BOE עבור s 1 דקות 30, באמצעות העגלה של טפלון.
  7. נקי הדגימה ברצף עם אצטון, IPA DI מים.
  8. להפקיד שכבה2 SiO עם עובי של 130 nm באמצעות לחץ עם טמפרטורת 230 ° C, 20 W RF 1000 mTorr לחץ, SiH4 גז (100 sccm), והכוח N2O גז (800 sccm) למשך 2 דקות.
  9. דפוס SiO2 כשכבה מסכת קשה עבור איכול יבש.
    1. ספין המעיל PR חיוביים על הדגימה ב- 4,000 סל ד עבור 40 s ורך אופים המדגם מצופה ב 90 מעלות צלזיוס במשך וחושפים ס' 90 המדגם לאור אולטרא סגול עם מסיכה פוטוליתוגרפיה 10 s.
    2. לטבול המדגם של המפתח עבור 1 דקות כדי להגדיר את התבנית, לנקות אותו במים DI לייבש אותו עם רובה הנשיפה2 N תוך החזקתה עם מלקחיים. קשה לאפות את הדגימה להקשחת השכבה יחסי ציבור ב 110 מעלות צלזיוס במשך 5 דקות.
    3. תבנית המסיכה קשה של2 SiO, לטבול המדגם ב BOE עבור s 1 דקות 30 באמצעות העגלה טפלון, לנקות אותו במים DI של לייבש אותו עם רובה הנשיפה2 N תוך החזקתה עם מלקחיים.
  10. יבש לחרוט החוקר על ידי ורי בכוח W RF 30, גז2 O (30 sccm) וגז Ar (70 sccm) למשך 75 דקות.
  11. כדי להסיר את שכבת תחמוצת לחץ, לטבול את הדגימה ב BOE ב-30 s, באמצעות העגלה של טפלון.
  12. נקי הדגימה ברצף עם אצטון, IPA DI מים. כדי להסיר את הלחות, יבש המדגם נקי עם רובה הנשיפה2 N תוך החזקתה עם מלקחיים.

6. תצריב השכבה ההקרבה והעברת את הדגימה אל המצע גמיש

הערה: ראה באיור 2.

  1. לחרוט את השכבה ההקרבה במועט לדגימה חומצה הידרופלואורית 49% למשך 20 דקות (איור 2 א; שיבוץ).
  2. יש לשטוף את דגימת די מים.
  3. לאחר השימוש לתופעת נימי קידמית כדי לספוג את הלחות בין המצע להתקן, יבש המדגם נקי עם רובה הנשיפה2 N תוך החזקתה עם מלקחיים כדי להסיר את הלחות הנותרים (איור 2 א).
    1. לבצע את התהליך של שטיפה וייבוש המדגם. עקב הדבקה נמוך בין ההתקן לבין המצע, לזה צריך להיעשות בזהירות רבה, כדי שלא להפריד את המצע ואת ההתקן.
  4. להחזיק את הדגימה באמצעות פחמן הקלטת ולצרף את הקלטת מסיסים במים.
  5. מוריד את הקלטת מסיסים במים מיידית כדי למנוע מההתקן שנותרו על המצע (איור 2b).
  6. לאשר כי המדגם מחובר בקלטת מסיסים במים.
  7. להעביר את הדגימה polydimethylsiloxane (PDMS) מצופה פוליאתילן terephthalate (PET) הסרט (איור 2 c).
    1. הכנת PDMS (10:1 תערובת של prepolymer: אשפרה הסוכן) להסיר את כל בועות האוויר ב PDMS על-ידי degassing.
    2. ספין המעיל PDMS על הסרט חיית מחמד-1,000 סל ד עבור 30 s ואופים הסרט חיית המחמד על פלטה חמה בטמפרטורה של 110 מעלות צלזיוס למשך 10 דקות.
    3. לחשוף את הדגימה לאור אולטרא סגול ב-30 s כדי לשפר את הידבקות של PDMS ולצרף את הקלטת מסיסים במים עם הדגימה הסרט חיית המחמד מצופים PDMS.
      הערה: UV הטיפול משפר את הידבקות של משטח PDMS.
  8. כדי להסיר את הקלטת מסיסים במים, בזהירות טיפה מים, באמצעות פיפטה. הוצא את הקלטת מסיסים במים עם זרם איטי של מים כדי למנוע מההתקן השטפות ליד המים. יבש את הדגימה לאט עם רובה הנשיפה2 N תוך החזקתה עם מלקחיים (איור דו-ממדי).

תוצאות

איור 3a ו- 3b להציג את מבנה מעוצב, מפוברק של NIPIN PTR בהתחשב מחקרים קודמים2,23. שיבוץ ב איור 3a תערוכות מאפיין בסיסי אני-V של PTR. הפרמטרים מבני נתונים היסטוריים של PTR מוצגים באיור 3b. תהליך סימו?...

Discussion

הטכנולוגיה פבריקציה נוספת המתוארים כאן תורמת באופן משמעותי ההתקדמות של האלקטרוניקה המתקדמת, מכשירים שכאלו. במושגי יסוד של גישה זו השתמש סי קרום דק מסוגל להתמתח מתכת interconnectors. למרות סי הוא חומר שביר וקשה יכול בקלות להיות שברים, שכבת סי ניתן להשיג26,גמישות27. ב?...

Disclosures

המחברים אין לחשוף.

Acknowledgements

מחקר זה נתמך על-ידי התוכנית גילוי חומרים יצירתי דרך לאומי מחקר קרן של קוריאה (ב- NRF) ממומן על ידי משרד המדע ICT (ה-NRF-2017M3D1A1039288). כמו כן, מחקר זה נתמך על ידי המכון גרנט מידע, קידום טכנולוגיית תקשורת (IITP) ממומן על ידי ממשלת קוריאה (MSIP) (No.2017000709, גישות משולבת של unclonable פיזית פרימיטיביים הצפנה באמצעות לייזרים אקראי, אלקטרואופטיקה).

Materials

NameCompanyCatalog NumberComments
MBJ3karl sussMJB3 UV400 MASK ALIGNERMask aligner
80 plus RIEOxford instrumentsPlasmalab 80 Plus for RIEICP-RIE
80 plus PECVDOxford instrumentsPlasmalab 80 Plus forPECVD,PECVD
SF-100NDRhabdos Co., Ltd.SF-100NDSpin coater
PolyimideSigma-Aldrich575771Poly(pyromellitic dianhydride-co-4,4′-oxydianiline), amic acid solution
SOI (silicon on insulator) wafer, 8inchSoitecSOI (silicon on insulator) wafer, 8inch8inch SOI Wafer (silicon Thickness: 1.25μm)
AcetoneDuksan Pure Chemicals Co., Ltd.3051Acetone
Isopropyl Alcohol (IPA)Duksan Pure Chemicals Co., Ltd.4614Isopropyl Alcohol (IPA)
Buffered Oxide Etch 6:1Avantor1278Buffered Oxide Etch 6:1
HSD150-03PMisung Scientific Co., LtdHSD150-03PHot plate
AZ5214MicrochemicalAZ5214Photoresist
MIF300MicrochemicalMIF300Developer
SYLGARD184Dow CorningSYLGARD184Polydimethylsiloxane elastomer
Hydrofluoric Acid Duksan Pure Chemicals Co., Ltd.2919Hydrofluoric Acid 
CR-7KMG Chemicals, Inc210023Chrome mask etchant
MFCD07370792Sigma-Aldrich651842Gold etchant

References

  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).

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Explore More Articles

136phototransistors

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Contact Us

Recommend to library

JoVE NEWSLETTERS

Research

Education

Authors

Librarians

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved