Дорогие читатели, Нашему шестнадцатилетнему, волонтёрскому и некоммерческому проекту для создания новой, современной версии N-N-N.ru, очень нужно посоветоваться касательно платформы нашего сайта – SYMFONY & DRUPAL 8. Платформа не простая, но обещаем – мы не займём много времени, просто нужна консультационная поддержка квалифицированного разраба. Если вы можете помочь, то связаться с нами можно на страницах Facebook.com здесь и здесь.

Ультрарастяжимый кремний для электроники

Растяжимые электронные системы необходимы для создания внедряемой в одежду и био-интегрированной электроники. Авторы работы спроектировали и изготовили схему из кремниевых компонентов гексагональной формы, соединенных между собой спиральными пружинами. Это позволило сформировать ультрарастяжимое устройство, способное принимать самые ассиметричные формы. Растяжение данной системы достигает более 1000%, при увеличении площади до 30 раз.

Как правило, для растяжимых систем электроники используют материалы на основе полимерных композитов. Однако, неорганический кремний в настоящее время является главным материалом для 90% электроники. Поэтому исследователи решили создавать растяжимую систему из кремниевых компонентов. Авторы опубликовали результаты своей работы в журнале Applied Physics Letters.

В процессе выбора конструкции гибкого кремниевого компонента для оценки распределения деформаций и возможных слабых мест был проведен анализ методом конечных элементов. Для простоты рассчитывались единичные спирали. Было замечено, что особенно высокие напряжения оказываются в начале пружины и поэтому для уменьшения этого эффекта были предложены змеевидные пружины. Благодаря этому усилие, необходимое для сдвига, было снижено вдвое (рис. 1).

worldofmaterials-new36_2.jpgРис. 1. Анализ методом конечных элементов распределения деформации вдоль пружинных конструкций.

Процесс производства основан на обычных технологиях изготовления микроструктур. Технология изготовления включала четыре последовательных этапа. Во-первых, на кремний на подложке из оксида кремния, наносили тонкий слой Ti/Au. Затем с помощью фотолитографии и ионного травления получали гексагональные структуры, соединенные спиралями. Далее слой кремния подвергался травлению до уровня диоксида кремния, удалялся слой Ti / Au и полученные кремниевые структуры обрабатывали в парах фтористоводородной кислоты.

worldofmaterials-new36_1.jpgРис. 2. Фотографии массива из шестиугольников со стороной 800 мкм, соединенных одиночными спиралями длиной 5 мкм спиралями длиной 5 мкм (f); Фотографии массива из шестиугольников со стороной 800 мкм, соединенных двойными спиралями длиной 2 мкм (g)

Увеличение длины при растяжении составило (рис. 3): для шестиугольников с одиночными спиралями – 945,5% (исходная длина: 1,1 мм, конечная длина: ~11.5 мм) и для шестиугольников с двойными спиралями 1377,3% (исходная длина: 440 мкм, конечная длина: ~6.5 мм).

worldofmaterials-new36_3.jpgРис. 3. Растяжение изготовленных образцов.

Таким образом, исследователи представили дизайн ультрарастяжимого монолитного монокристаллического кремния для создания внедряемой в одежду и био-интегрированной электроники.

Пожалуйста, оцените статью:
Ваша оценка: None Средняя: 5 (2 votes)
Источник(и):

scitation.aip.org

worldofmaterials.ru