可延展柔性電子技術研究進展

作者/岳金雪，鐵嶺市青少年科技活動中心

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可延展柔性電子技術研究進展

作者/岳金雪，鐵嶺市青少年科技活動中心

文章摘要：在各個領域電子技術均扮演著重要的角色，為了充分發揮該技術，國內外學者均十分注重對其研究。本文介紹了電子器材的柔性與可延展性，綜述了可延展性柔性電子技術的研究進展，旨在促進電子技術的發展。

關鍵詞：柔性化；電子技術；研究進展

引言

近幾年，隨著科學技術水平的提高，材料學、力學、制造工藝水平等均得到了快速的發展，在先進技術支持下，實現了可延展性柔性電子器件的制造，此類器件具有良好的性能，同時其適應性、便攜性等特點也十分顯著。現階段，可延展柔性電子作為新興電子技術，其發展仍處于初級階段，主要用于改進硅基體結構，彌補了硅基芯片的不足，使電子器件具有了良好的柔性、抗震性與輕薄性等特點，同時也降低了其制造成本。本文對可延展柔性電子技術的研究進展進行了綜述，具體內容如下。

1.電子器件的柔性與可延展性

對于常規電子器件而言，主要是利用硅晶片集成技術進行制造的，但此技術具有硬脆性，影響了電子器件的延展與彎曲，如果電子器件出現變形，則其結構將遭到破壞，同時其性能也將受到損壞。在此情況下，常規電子器件難以適應新時期電子產品的發展需要，為了提高電子產品的質量，電子器件的柔性與可延展性得到了廣泛的關注，通過國內外學者的研究提出了以下幾點設計方案：

■1.1借助柔性功能材料

在制作電子器件時，直接使用柔性功能材料，此時制作具有明顯的簡便性，但也存在不足，主要體現在柔性功能材料方面，其具有較小的壓電系數、相對介電常數與耦合因數等，在此情況下，降低了電子器件的性能。

■1.2采用硬薄膜屈曲結構

為了讓硬薄膜條獲取柔性，借助轉印技術使其在彈性軟基底上形成周期性的正弦曲線。美國相關學者開展了相關的實驗研究，采用軟印刷技術，促進了柔性電子的集成，其研究結果顯示，上述技術可在電子材料中廣泛運用，同時可直接集成到曲面上。通過實踐可知，硅薄膜的拉壓應變明顯增強，進而促進了硅可延展性的提高。近幾年，相關的研究日漸深入，通過不斷的改進與完善，促進了轉印技術優勢作用的發揮，如：可操作性、高效性及實用性等。

■1.3利用島橋結構

此結構是指利用可彎曲的導線連接各個微電子結構，此后集成的電子器件，其柔性將有所提高。通過研究與實踐，利用此方法取得了一系列的成果，但其仍存在不足，如：較小的集成密度，難以滿足高覆蓋率的應用需求。

■1.4運用開放網絡結構

此結構主要是指對硅基半導體薄膜進行設計，使其具有開放網格式的結構，此方案改變了元件的形狀，使其呈細長狀分布，因此，其適用性相對較差。

2.可延展柔性電子技術的研究

可延展柔性電子的優點較為顯著，如：較輕的重量，良好的彎曲性、適應性與可伸展性，因此，其具有較高的商業價值與廣闊的發展前景。在國際上，眾多國家均十分關注柔性電子的研究，對此項研究投入了大量的人力、物力與財力，相關研究機構、團隊及學者紛紛涌入，如：美國、日本均組建了關于柔性電子技術研究小組，IBM、索尼等公司也均對此研究給予了高度關注，對其展開了廣泛的研究。

國外研究：在Y.Huang教授帶領下，其研究團隊探討了硬薄膜-軟基底柔性結構的力學性能，研究了柔性襯底上硬薄膜的可控化波紋狀結構及硬薄膜納米帶的可控彎曲機理，同時，從力學機理角度，分析了波紋狀結構的相關內容。通過不斷的努力與探索，該團隊研制出柔性電子眼攝像機。相關學者借助移光刻技術與各向異性化學腐蝕法，研制出了單晶硅納米條，其具有較高的質量；相關學者利用激光驅動，使結構進行微小移動，從而獲取了微結構裝配方法。在2012年，J.A.Rogers研究團隊，利用納米尺度轉印技術及成果，通過理論研究與實驗分析，制備了單晶硅薄膜條，并將其集成在柔軟的塑性襯底上，最終獲得了柔性集成電路。Z.Q.Ma團隊借助變硅薄膜，研制了高速柔性電子器件，同時利用激光干涉光刻方法，獲取了柔性寬頻反射器。加拿大研究結果，提出了新型概念手機，即：紙手機，與其他智能手機相比，前者不僅可打電話、聽音樂，還可彎曲，同時其具有較強的靈活性與輕薄性；惠普公司通過研究與實踐，提出了可彎曲顯示屏。國外其他學者也對相關內容展開了研究，此處不再一一贅述。

國內研究：清華大學相關研究小組提出了競爭斷裂理論，并對可延展的鐵電納米帶在彈性基板上的屈曲進行了研究，取得了一定的成績；西安交通大學相關研究小組探討了曲線型高分子基金屬薄膜的性能，通過對其延展性的分析，其結果為：受不同因素的影響，金屬薄膜的應力及損傷分布情況均將有所改變。我國其他大學也利用先進的技術，研制了諸多相關顯示屏，如：可彎曲顯示屏，其在未來智能電子產品中將得到運用。

近幾年，可延展柔性電子技術作為研究熱點得到了廣泛的關注，在國內外學者共同努力下，雖然獲得了一定的研究成果，但其中存在的不足也不容忽視，如：轉印技術未能適應實踐的需求；柔性襯底研究較為淺薄、柔性傳感器制備尚不成熟。

3.總結

綜上所述，隨著柔性電子研究的日漸豐富與廣泛，促進了柔性電子器件各性能的提高，如：柔性、可延展性等。在先進技術支持下，新型柔性傳感器在各個領域的應用具有普遍性，如：醫藥、航空航天等。相信，在柔性電子器件研究理論不斷完善、制備工藝日趨成熟的基礎上，將為人們提供更為輕便、經濟的產品，進而人們的生活質量也將有所提高。

【參考文獻】

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＊[3]尹清華.可延展柔性無機微納電子器件原理與研究進展[J].山東工業技術,2015,18:126.