Name: fabrication of flexible image sensor based on lateral nipin phototransistors
Uploaded: 2018-06-23T14:00:00
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Questa ricerca è stata sostenuta dal programma di scoperta di materiali creativi attraverso la National Research Foundation di Corea (NRF) finanziato dal Ministero della scienza e ICT (NRF-2017M3D1A1039288). Inoltre, questa ricerca è stata sostenuta dall'Istituto per informazioni e comunicazioni tecnologia Promozione (IITP) sovvenzione finanziata dal governo di Corea (MSIP) (No.2017000709, approcci integrati di fisicamente inclonabile primitive crittografiche utilizzando casuale laser e optoelettronica).

Attenzione: Alcune sostanze chimiche (cioè., acido fluoridrico, tamponata ossido mordenzante, alcool isopropilico, ecc.) ai fini del presente protocollo possa essere pericoloso per la salute. Si prega di consultare tutte le schede di dati di sicurezza prima di qualsiasi preparazione del campione avviene. Utilizzare appropriati dispositivi di protezione individuale (ad es., camici, occhiali protettivi, guanti) e controlli tecnici (ad es., bagnato stazione, cappa aspirante) quando si ma...

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	<li>Ko, H. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+hemispherical+electronic+eye+camera+based+on+compressible+silicon+optoelectronics.">A hemispherical electronic eye camera based on compressible silicon optoelectronics.</a> Nature. 454, 748-753 (2008).</li><li>Song, Y. 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J., Nam, W. I., Song, Y. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Robustness+of+an+artificially+tailored+fisheye+imaging+system+with+a+curvilinear+image+surface.">Robustness of an artificially tailored fisheye imaging system with a curvilinear image surface.</a> Optics &amp; Laser Technology. 96, 50-57 (2017).</li><li>Xu, X., Mihnev, M., Taylor, A., Forrest, S. 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N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultra-thin+chip+technology+and+applications,+a+new+paradigm+in+silicon+technology.">Ultra-thin chip technology and applications, a new paradigm in silicon technology.</a> Solid-State Electronics. 54 (9), 818-829 (2010).</li><li>Shin, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Micromechanics+and+advanced+designs+for+curved+photodetector+arrays+in+hemispherical+electronic-eye+cameras.">Micromechanics and advanced designs for curved photodetector arrays in hemispherical electronic-eye cameras.</a> Small. 6 (7), 851-856 (2010).</li><li>Jung, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Paraboloid+electronic+eye+cameras+using+deformable+arrays+of+photodetectors+in+hexagonal+mesh+layouts.">Paraboloid electronic eye cameras using deformable arrays of photodetectors in hexagonal mesh layouts.</a> Applied Physics Letters. 96 (2), 21110 (2010).</li></ol>

La tecnologia di fabbricazione descritta qui contribuisce in modo significativo al progresso dell'elettronica avanzata e dispositivi indossabili. I concetti fondamentali di questo approccio utilizzano una sottile membrana di Si e metallo interconnettori capace di stretching. Anche se Si è un materiale fragile e duro che può facilmente essere fratturato, uno strato molto sottile Si può ottenere una flessibilità26,27. Nel caso l'interconnettore metallo, la form...

Sistemi di imaging bio-ispirati possono fornire molti vantaggi rispetto alla convenzionale imaging systems1,2,3,4,5. Retina o ommatidi emisferiche è un componente notevole del sistema visivo biologico1,2,6. Un sensore di immagine curvo, che imita l'elemento critico degli occhi degli animali, può fornire una configurazione compatta e semplice dei sistemi ottici con aberrazioni di basso7. Diversi progressi delle tecniche di fabbricazione e materiali, ad esempio, l'uso di materiali intrinsecamente morbidi come organico/nanomateriali8,9,10,11, 12 e l'introduzione di strutture deformabili ai semiconduttori tra cui il silicio (Si) e germanio (Ge)1,2,3,13,14, 15,16,17, realizzare i sensori di immagine curvo. Fra loro, approcci basati su Si forniscono vantaggi intrinseci quali un'abbondanza di materiale, tecnologia matura, stabilità e superiorità ottico/elettrico. Per questo motivo, anche se Si ha rigidità intrinseca e fragilità, Si-based elettronica flessibile è stati ampiamente studiati per varie applicazioni, come ad esempio optoelettronica flessibile18,19,20 tra cui sensori di immagine curvo1,2,3e dispositivi sanitari anche indossabili21,22.
In un recente studio, abbiamo analizzato e migliorato le prestazioni elettriche di un sottile Si fotorivelatore matrice23. In quello studio, la cella ottimale singola unità della matrice fotorivelatore curvo è un tipo di Fototransistor (PTR) che è costituito da un fotodiodo e diodo di blocco. Il guadagno di giunzione base amplifica una fotocorrente generata, e quindi esibisce un percorso per migliorare una prestazione elettrica con una struttura di film sottile. Oltre la singola cella, la struttura di film sottile è adatta sopprimere una corrente di buio, che è considerata come rumore nella cellula fotoelettrica. Per quanto riguarda la concentrazione di drogaggio, una concentrazione maggiore di 1015 cm-3 è sufficiente per ottenere prestazioni eccezionali in cui le caratteristiche del diodo possono essere mantenute con un'intensità di luce sopra 10-3 W/cm2 23 . Inoltre, la singola cella PTR ha un rumore basso colonna e otticamente/elettricamente stabile proprietà rispetto a quella del fotodiodo. Basato su tali regole di progettazione, abbiamo fabbricato una matrice fotorivelatore flessibile che consiste di sottili Si PTRs utilizzando un wafer di silicio-su-isolante (SOI). In generale, una regola importante progettazione di sensori di immagine flessibile è il concetto di piano meccanico neutro che definisce la posizione attraverso lo spessore della struttura dove ceppi sono pari a zero per un arbitrariamente piccolo r24. Un altro punto cruciale è una serpentina geometria dell'elettrodo perché una forma ondulata fornisce elasticità completamente reversibile all'elettrodo. A causa di questi due concetti di design importante, la matrice di rivelatore fotoelettrico può essere flessibile ed estensibile. Esso facilita la deformazione 3D della matrice rivelatore fotoelettrico in una forma emisferica o una forma curva come la retina degli occhi animali2.
In questo lavoro, abbiamo dettaglio i processi per la fabbricazione della matrice curva PTR utilizzando processi di fabbricazione a semiconduttore (ad es., il doping, acquaforte e deposizione) e stampa di trasferimento. Inoltre, ci caratterizzano un singolo record PTR in termini di una curva-V. Oltre al metodo di fabbricazione e analisi di singole cellule, la funzionalità elettrica della matrice PTR viene analizzata stati deformati.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="757">
	<tbody>
		<tr height="76">
			<td height="76" style="height:76px;width:216px;">MBJ3</td>
			<td style="width:185px;">karl suss</td>
			<td style="width:129px;">MJB3 UV400 MASK ALIGNER</td>
			<td style="width:227px;">Mask aligner</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">80 plus RIE</td>
			<td style="width:185px;">Oxford instruments</td>
			<td style="width:129px;">Plasmalab 80 Plus for RIE</td>
			<td style="width:227px;">ICP-RIE</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">80 plus PECVD</td>
			<td style="width:185px;">Oxford instruments</td>
			<td style="width:129px;">Plasmalab 80 Plus forPECVD,</td>
			<td style="width:227px;">PECVD</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">&#160;SF-100ND</td>
			<td style="width:185px;">Rhabdos Co., Ltd.</td>
			<td style="width:129px;">SF-100ND</td>
			<td style="width:227px;">Spin coater</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Polyimide</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:129px;">575771</td>
			<td style="width:227px;">Poly(pyromellitic dianhydride-co-4,4&#8242;-oxydianiline), amic acid solution</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">SOI (silicon on insulator) wafer, 8inch</td>
			<td style="width:185px;">Soitec</td>
			<td style="width:129px;">SOI (silicon on insulator) wafer, 8inch</td>
			<td style="width:227px;">8inch SOI Wafer (silicon Thickness: 1.25&#956;m)</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Acetone</td>
			<td style="width:185px;">Duksan Pure Chemicals Co., Ltd.</td>
			<td style="width:129px;">3051</td>
			<td style="width:227px;">Acetone</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Isopropyl Alcohol (IPA)</td>
			<td style="width:185px;">Duksan Pure Chemicals Co., Ltd.</td>
			<td style="width:129px;">4614</td>
			<td style="width:227px;">Isopropyl Alcohol (IPA)</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Buffered Oxide Etch 6:1</td>
			<td style="width:185px;">Avantor</td>
			<td style="width:129px;">1278</td>
			<td style="width:227px;">Buffered Oxide Etch 6:1</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">HSD150-03P</td>
			<td style="width:185px;">Misung Scientific Co., Ltd</td>
			<td style="width:129px;">HSD150-03P</td>
			<td style="width:227px;">Hot plate</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">AZ5214</td>
			<td style="width:185px;">Microchemical</td>
			<td style="width:129px;">AZ5214</td>
			<td>Photoresist</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">MIF300</td>
			<td style="width:185px;">Microchemical</td>
			<td style="width:129px;">MIF300</td>
			<td>Developer</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">SYLGARD184</td>
			<td style="width:185px;">Dow Corning</td>
			<td style="width:129px;">SYLGARD184</td>
			<td>Polydimethylsiloxane elastomer</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;">Hydrofluoric Acid&#160;</td>
			<td style="width:185px;">Duksan Pure Chemicals Co., Ltd.</td>
			<td style="width:129px;">2919</td>
			<td>Hydrofluoric Acid&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">CR-7</td>
			<td style="width:185px;">KMG Chemicals, Inc</td>
			<td style="width:129px;">210023</td>
			<td>Chrome mask etchant</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">MFCD07370792</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:129px;">651842</td>
			<td>Gold etchant</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

fabrication of flexible image sensor based on lateral nipin phototransistors

Fotorivelatori flessibile sono stati intensamente studiati per l'utilizzo di sensori di immagine curvo, che sono una componente cruciale in sistemi di imaging bio-ispirati, ma rimangono diversi punti difficili, come un efficienza di assorbimento basso a causa di un sottile strato attivo e basso flessibilità. Presentiamo un metodo avanzato per fabbricare una matrice fototransistor flessibile con un miglioramento delle prestazioni elettrica. La prestazione elettrica eccezionale è guidata da una bassa corrente di buia a causa di impurità profonde doping. Interconnettori metallo estensibile e flessibile contemporaneamente offrono stabilità elettrica e meccanica in uno stato altamente deforme. Il protocollo descrive in modo esplicito il processo di fabbricazione di fototransistor utilizzando una membrana di silicio sottile. Misurando le caratteristiche I-V del dispositivo completato negli stati deformati, dimostriamo che questo approccio migliora la stabilità meccanica ed elettrica della matrice fototransistor. Ci aspettiamo che questo approccio a un fototransistor flessibile può essere ampiamente usato per le applicazioni non solo generazione imaging systems/optoelettronica, ma anche dispositivi indossabili come sensori tattili/pressione/temperatura e monitoraggi di integrità.

Figura 3a e 3b mostrano la struttura progettata e fabbricata di NIPIN PTR considerando precedente studi2,23. L'inserto in Figura 3a esibisce una caratteristica di base V di PTR. I parametri strutturali dettagliati di PTR sono riportati nella Figura 3b. Il processo di anti-doping per un strato Si su un wafer SOI è stata condo...

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Fabrication of Flexible Image Sensor Based on Lateral NIPIN Phototransistors

Fabbricazione di sensore di immagine flessibile basato su Francesca laterale fototransistori

Presentiamo un metodo dettagliato per fabbricare una matrice di fototransistor Paola deformabile laterale per sensori di immagine curvo. La matrice di fototransistor con una forma di mesh a trama larga, che si compone di isole di silicio sottile ed estensibile in metallo interconnettori, fornisce flessibilità ed elasticità. L'analizzatore di parametro caratterizza la proprietà elettrica del fabbricato fototransistor.

Flexible photodetectors have been intensely studied for the use of curved image sensors, which are a crucial component in bio-inspired imaging systems, ...

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Fabrication of a Low-Cost, Fiber-Coupled, and Air-Spaced Fabry-P&#233;rot Etalon

Fabbricazione di un Etalon Fabry-Pérot a basso costo, accoppiato in fibra e spaziato in aria

Fabry-P&#233;rot etalons (FPE) have found their way into many applications. In fields such as spectroscopy, telecommunications, and astronomy, FPEs are ...

Microfluidic Channel-Based Soft Electrodes for Capacitive Pressure Sensing

Microfluidic Channel-Based Soft Electrodes and Their Application in Capacitive Pressure Sensing

Microfluidic Channel-Based Soft Electrodes and Their Application in Capacitive Pressure Sensing (Video) | JoVE 

Elettrodi morbidi basati su canali microfluidici e loro applicazione nel rilevamento capacitivo della pressione

Flexible and stretchable electrodes are essential components in soft artificial sensory systems. Despite recent advances in flexible electronics, most ...

Revolutionizing Stroke Rehabilitation with Enhanced Grasping and Finger Recovery

A Flexible Wearable Supernumerary Robotic Limb for Chronic Stroke Patients

Enhancing Grasping Abilities for Hemiplegic Patients with Flexible Robotic Limbs (Video) | JoVE

Un arto robotico soprannumerario indossabile flessibile per pazienti con ictus cronico

In this study, we present a flexible wearable supernumerary robotic limb that helps chronic stroke patients with finger rehabilitation and grasping ...