Микросхемы становятся еще более гибкими
Юрий Филиппов
Прогресс не стоит на месте, и ученые продолжают предпринимать попытки уменьшить доступный радиус сгиба гибких микросхем. Международному коллективу авторов удалось получить микросхему, подвижность носителей заряда в которой достигает 0.5 см2/(В с), напряжение источника питания составляет всего 3 В, а минимальный радиус сгиба составил 100 мкм.
В качестве гибкой подложки используется полиимидная подложка толщиной 12.5 мкм (чем тоньше подложка - тем меньший радиус сгиба может быть теоретически достигнут). Однако поверхность такой подложки слишком шершавая, что требует нанесения дополнительного выравнивающего слоя полиимида методом spin-coating толщиной 500 нм. Затем на выровненной подложке были собраны транзисторы (рис.1).
Рис. 1. Схема экспериментального образца
Каждый транзистор состоит из алюминиевого электрода затвора толщиной 20 нм, изолирующего слоя затвора толщиной 6 нм (композит оксида алюминия AlOx и органического самособирающегося слоя), полупроводникового слоя толщиной 30 нм (пентацен для p-канала и F16CuPc для канала n-типа) и золотых контактов сток-исток толщиной 50 нм (суммарная толщина транзистора 106 нм). Затвор, полупроводниковый слой и контакты сток-исток были сформированы с использованием маски, что позволяет избежать применения высоких температур в процессе создания микросхем. В довершение всего процесса исследователи инкапсулировали транзисторы слоем полимера (300 нм и 12.5 мкм), разделенным слоем золота (200 нм), что помогает защитить микросхему от воздействия внешней атмосферы. Кроме этого, инкапсуляция привела к тому, что транзистор оказался заключенным между двумя слоями одинаковой толщины, тем самым уравновешивая действующие на него силы сжатия и растяжения.
На рисунке 2 представлены результаты электрических измерений полученной микросхемы. Авторы отмечают, что электрические характеристики остаются неизменными спустя 6 месяцев.
Рис. 2. a) Ток утечки конденсатора Al/AlOx/SAM/Au на различных подложках. b) Зависимость тока стока от напряжения сток-исток для p-канального транзистора (напряжение на переходе затвор-исток изменяется с шагом 0.5 В). с) Зависимость тока стока от напряжения затвор-исток для p-канального транзистора. d) Зависимость тока стока от напряжения сток-исток для n-канального транзистора (напряжение на переходе затвор-исток изменяется с шагом 0.5 В). e) Зависимость тока стока от напряжения затвор-исток для n-канального транзистора.
Во многих случаях важно чтобы микросхема не просто сохраняла свои свойства после сгиба, но также сохраняла их и в процессе сгиба, чего и удалось достигнуть авторам статьи вплоть до радиуса 100 мкм - что является наименьшей величиной, которую удавалось получить к настоящему времени (рис.3).
Рис. 3. Слева изображена зависимость нормированного тока стока от радиуса сжатия. Справа изображена зависимость тока затвора от от радиуса сжатия.
Авторы статьи не сомневаются, что их детище найдет широкое применение при разработке гибкой электроники. Бесспорным преимуществом разработанных ими микросхемы является низкое входное напряжение, что позволит миниатюризировать размеры разрабатываемых устройств.
|
