混合搭配柔性電路或可使手機螢幕更明亮

一種新的“橡皮圖章”彈性電子器件印刷方法或將改進手持影片顯示器和球形夜視感測器

作者:JR Minkel

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是否曾為看不清手機或掌上游戲機螢幕而煩惱?不必擔心,研究人員正在努力解決這個問題:一個研究小組設計出一種改進的彎曲電路製造方法,即從一個表面切下一片薄而柔軟的材料,然後將其印到另一個表面上。其開發者報告稱,這項技術可以輕鬆地將多種型別的半導體組合到同一器件中。

伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校的材料科學家約翰·羅傑斯表示,以這種方式混合和匹配材料可能為手機和掌上游戲機帶來更明亮的顯示屏,為可接收廣闊視野的球形光敏“眼睛”,以及可摺疊並塞入揹包的柔性通訊裝置鋪平道路。“這是製造柔性顯示器的一種非常直接的途徑,”他說。

製造商使用剛性的晶體矽晶圓製造計算機處理器和大多數其他傳統電子器件。他們希望混合使用其他半導體,以利用其更快的速度或更大的功率容量,但羅傑斯表示,將它們與矽融合的方法通常笨拙或複雜。


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為了簡化這一過程,羅傑斯和他的同事們找到了化學溶劑,這些溶劑在表面平面上的腐蝕半導體晶體的效果遠好於垂直向下腐蝕。因此,溶劑不是在材料上蝕刻出大孔,而是將材料的層或條帶從其餘部分分離出來。轉移的碎片也非常有彈性,因為它們非常薄——只有1.5微米或更小,甚至比人類頭髮還要細得多。“它們實際上是柔軟而靈活的,”羅傑斯說,“因此,這使您可以列印它們。”

為了轉移材料,該團隊首先從晶體上剝離矽或其他物質的條帶。接下來,他們將矽橡膠印章放在晶體上,當他們剝離印章時,半導體碎片就隨之而來。最後,他們將抬起的碎片印到聚合物片材上,並透過澆注液態聚合物使其凝固,從而將它們固定在那裡。

研究人員在《科學》雜誌上報告稱,使用這種工藝,他們生長了高達三層高的柔性電子器件堆疊,這些堆疊由矽、半導體砷化鎵和氮化鎵以及碳奈米管混合搭配而成。羅傑斯說,該團隊以標準方式在層之間沉積了金屬線,並證實他們可以從這些器件建立簡單的電路。

這只是一個概念驗證,但羅傑斯說,他已經在與公司討論如何提升現有消費類產品的效能。例如,這項技術可以為移動裝置提供更便宜、更明亮的LCD顯示屏的途徑,透過使用比普通矽質量更高的矽來製造電路。“工程挑戰是巨大的,”他說,“但沒有理由說明它不能奏效。”

他還設想將紅外敏感電子器件印刷到球形表面上,實際上是創造一個具有廣闊視野的夜視“眼睛”。一個簡單的演示需要多久?羅傑斯說,也許只需六個月。

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