可延展柔性电子技术研究进展

作者/岳金雪，铁岭市青少年科技活动中心



可延展柔性电子技术研究进展

作者/岳金雪，铁岭市青少年科技活动中心

文章摘要：在各个领域电子技术均扮演着重要的角色，为了充分发挥该技术，国内外学者均十分注重对其研究。本文介绍了电子器材的柔性与可延展性，综述了可延展性柔性电子技术的研究进展，旨在促进电子技术的发展。

关键词：柔性化；电子技术；研究进展

引言

近几年，随着科学技术水平的提高，材料学、力学、制造工艺水平等均得到了快速的发展，在先进技术支持下，实现了可延展性柔性电子器件的制造，此类器件具有良好的性能，同时其适应性、便携性等特点也十分显著。现阶段，可延展柔性电子作为新兴电子技术，其发展仍处于初级阶段，主要用于改进硅基体结构，弥补了硅基芯片的不足，使电子器件具有了良好的柔性、抗震性与轻薄性等特点，同时也降低了其制造成本。本文对可延展柔性电子技术的研究进展进行了综述，具体内容如下。

1.电子器件的柔性与可延展性

对于常规电子器件而言，主要是利用硅晶片集成技术进行制造的，但此技术具有硬脆性，影响了电子器件的延展与弯曲，如果电子器件出现变形，则其结构将遭到破坏，同时其性能也将受到损坏。在此情况下，常规电子器件难以适应新时期电子产品的发展需要，为了提高电子产品的质量，电子器件的柔性与可延展性得到了广泛的关注，通过国内外学者的研究提出了以下几点设计方案：

■1.1借助柔性功能材料

在制作电子器件时，直接使用柔性功能材料，此时制作具有明显的简便性，但也存在不足，主要体现在柔性功能材料方面，其具有较小的压电系数、相对介电常数与耦合因数等，在此情况下，降低了电子器件的性能。

■1.2采用硬薄膜屈曲结构

为了让硬薄膜条获取柔性，借助转印技术使其在弹性软基底上形成周期性的正弦曲线。美国相关学者开展了相关的实验研究，采用软印刷技术，促进了柔性电子的集成，其研究结果显示，上述技术可在电子材料中广泛运用，同时可直接集成到曲面上。通过实践可知，硅薄膜的拉压应变明显增强，进而促进了硅可延展性的提高。近几年，相关的研究日渐深入，通过不断的改进与完善，促进了转印技术优势作用的发挥，如：可操作性、高效性及实用性等。

■1.3利用岛桥结构

此结构是指利用可弯曲的导线连接各个微电子结构，此后集成的电子器件，其柔性将有所提高。通过研究与实践，利用此方法取得了一系列的成果，但其仍存在不足，如：较小的集成密度，难以满足高覆盖率的应用需求。

■1.4运用开放网络结构

此结构主要是指对硅基半导体薄膜进行设计，使其具有开放网格式的结构，此方案改变了元件的形状，使其呈细长状分布，因此，其适用性相对较差。

2.可延展柔性电子技术的研究

可延展柔性电子的优点较为显著，如：较轻的重量，良好的弯曲性、适应性与可伸展性，因此，其具有较高的商业价值与广阔的发展前景。在国际上，众多国家均十分关注柔性电子的研究，对此项研究投入了大量的人力、物力与财力，相关研究机构、团队及学者纷纷涌入，如：美国、日本均组建了关于柔性电子技术研究小组，IBM、索尼等公司也均对此研究给予了高度关注，对其展开了广泛的研究。

国外研究：在Y.Huang教授带领下，其研究团队探讨了硬薄膜-软基底柔性结构的力学性能，研究了柔性衬底上硬薄膜的可控化波纹状结构及硬薄膜纳米带的可控弯曲机理，同时，从力学机理角度，分析了波纹状结构的相关内容。通过不断的努力与探索，该团队研制出柔性电子眼摄像机。相关学者借助移光刻技术与各向异性化学腐蚀法，研制出了单晶硅纳米条，其具有较高的质量；相关学者利用激光驱动，使结构进行微小移动，从而获取了微结构装配方法。在2012年，J.A.Rogers研究团队，利用纳米尺度转印技术及成果，通过理论研究与实验分析，制备了单晶硅薄膜条，并将其集成在柔软的塑性衬底上，最终获得了柔性集成电路。Z.Q.Ma团队借助变硅薄膜，研制了高速柔性电子器件，同时利用激光干涉光刻方法，获取了柔性宽频反射器。加拿大研究结果，提出了新型概念手机，即：纸手机，与其他智能手机相比，前者不仅可打电话、听音乐，还可弯曲，同时其具有较强的灵活性与轻薄性；惠普公司通过研究与实践，提出了可弯曲显示屏。国外其他学者也对相关内容展开了研究，此处不再一一赘述。

国内研究：清华大学相关研究小组提出了竞争断裂理论，并对可延展的铁电纳米带在弹性基板上的屈曲进行了研究，取得了一定的成绩；西安交通大学相关研究小组探讨了曲线型高分子基金属薄膜的性能，通过对其延展性的分析，其结果为：受不同因素的影响，金属薄膜的应力及损伤分布情况均将有所改变。我国其他大学也利用先进的技术，研制了诸多相关显示屏，如：可弯曲显示屏，其在未来智能电子产品中将得到运用。

近几年，可延展柔性电子技术作为研究热点得到了广泛的关注，在国内外学者共同努力下，虽然获得了一定的研究成果，但其中存在的不足也不容忽视，如：转印技术未能适应实践的需求；柔性衬底研究较为浅薄、柔性传感器制备尚不成熟。

3.总结

综上所述，随着柔性电子研究的日渐丰富与广泛，促进了柔性电子器件各性能的提高，如：柔性、可延展性等。在先进技术支持下，新型柔性传感器在各个领域的应用具有普遍性，如：医药、航空航天等。相信，在柔性电子器件研究理论不断完善、制备工艺日趋成熟的基础上，将为人们提供更为轻便、经济的产品，进而人们的生活质量也将有所提高。

【参考文献】

＊[1]冯雪,陆炳卫,吴坚,等.可延展柔性无机微纳电子器件原理与研究进展[N].物理学报,2014,01:9—26.

＊[2]刘旭,吕延军,王龙飞等.可延展柔性电子技术研究进展[J].半导体技术,2015,03:161—166+226.

＊[3]尹清华.可延展柔性无机微纳电子器件原理与研究进展[J].山东工业技术,2015,18:126.