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基于印刷砷化镓 GaAs 微结构的柔性高性能宽带光电探测器
发布时间: 2022-07-27 23:30:04 来源:BoB体育电竞赛事 作者:BoB线上播放

  格拉斯哥大学的一组工程师支持这一突破性发展,其中涉及一种新开发的方法,将由砷化镓制成的微型半导体打印到柔性塑料表面上。这种新形式的柔性光电探测器可以为未来的机器人提供能够“看到”人类视觉范围之外的光的电子皮肤。

  他们的材料提供与市场上最好的传统光电探测器相当的性能,并且能够承受数百次弯曲和弯曲循环。开发的材料和制造路线可以通过高性能柔性电子和光电子实现高速通信和计算,并改变众多新兴应用,如可穿戴系统和物联网。

  在发表在《先进材料技术》杂志上的一篇新论文中,研究人员概述了他们是如何开发这项技术的,该技术使皮肤能够检测来自广泛电磁光谱的光。

  它建立在团队之前的研究基础上,他们开发了一种将硅电路直接印刷到柔性塑料表面的方法,从而能够创造出高性能的可弯曲电子产品。

  许多应用都需要高速和低功耗的柔性电子设备,例如光电探测器[和晶体管,包括医疗诊断、高速通信、环境监测、和可穿戴设备和神经形态计算。这也将对物联网 (IoT) 产生影响,其中智能对象通过无线连接与环境和人体进行交互。

  砷化镓在许多电子应用中用于制造高性能电子产品。然而,它们主要是在刚性表面上创建的——格拉斯哥团队是最早找到在柔性基板上使用砷化镓的方法之一。

  他们调整了现有的卷筒印刷系统,使用 15 微米宽的线阵列将砷化镓电子器件印刷到柔性表面上。

  这使他们能够创造一种新型的柔性光电探测器,能够感应从紫外范围、光谱的可见部分到红外的光——所有这些都需要极低的功率。

  基于 GaAs 微结构的 PD 制造工艺的示意图以及相关的光学和 SEM 图像: a) 体 (100) 取向的 GaAs 源晶片;b) PECVD 辅助的 SiO 2沉积在 GaAs 体晶片上;c) 使用具有 40 µm 长度和 5 µm 宽度的图案化 SiO 2作为蚀刻掩模;d) 形成GaAs微结构的各向异性化学蚀刻步骤;e) 显示湿法蚀刻步骤后 GaAs 微结构形成的 SEM 图像;f) GaAs 微结构的直接辊式转移印刷示意图。该图还显示了在目标 PI 基板上印刷的 GaAs 微结构阵列的光学图像以及转移过程后供体基板的 SEM 图像。g) 用传统的微细加工步骤沉积金属制成的 PD。

  该系统能够对光做出超快响应,只需 2.5 毫秒即可测量光,8 毫秒即可恢复——这一性能与目前可用的最佳非柔性光电探测器一样好。

  为了测试系统的耐用性,他们在一台机器中对材料进行了一系列严格的测试,该机器设计用于弯曲和扭曲数百次。在 500 次循环过程中,该材料没有表现出明显的性能损失。

  Dahiya 教授说:“多年来,我们一直在努力提高柔性电子产品的能力。我们已经找到了将电子产品直接打印到柔性表面上的新方法,构建了能够感觉到‘疼痛’的电子皮肤,并开发了可以由太阳或人类汗水驱动的可弯曲电子设备。格拉斯哥大学詹姆斯瓦特工程学院的 Ravinder Dahiya 教授是可弯曲电子与传感技术 (BEST) 研究小组的负责人,该小组开发了这种皮肤。

  “这一最新进展是我们第一次能够将砷化镓打印到柔性表面上,为我们的研究开辟了新途径。

  “在未来,这种类型的光敏柔性材料可以为机器人提供新的能力。例如,用于在光敏环境中制造的机械臂可以检测条件何时发生变化以及其工作的安全性或有效性处于危险之中。灵活的广谱光电探测器还可以用于各种无线通信技术,在这些技术中,我们测试过的快速传输和响应速度总是很受欢迎。”

  “它甚至可以用来开发一种可穿戴贴片,供人类在阳光明媚的日子里监测紫外线照射,并在用户使用时发出警告。有被晒伤的危险。”返回搜狐,查看更多


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