Kaksipuolisuutta joustaville mikrosiruille

Pohangin tiede- ja teknologiayliopiston (POSTECH) tutkijat ovat kehittäneet tavan kelluttaa erittäin ohutta piitä pohjastaan, mikä kaksinkertaistaa käytettävissä olevan sirualan rikkomatta sirua.

Puettavia laitteita rakentaville insinööreille ohuempi pii tarkoittaa suurempaa joustavuutta. Mutta yhteys äärimmäisen ohuen piisirun ja sirun taipumuksen joskus rikkoutua valmistuksen aikana on ollut merkittävä este.

Julkaistu tutkimus ja ohittanut tämän haurauden kelluttamalla ultraohutta piitä nestemäisessä hauteessa, minkä ansiosta he pystyivät valmistamaan toimivia transistoreita sekä kalvon etu- että takapuolelle.

Joustavat elektroniikkaosat kaiverretaan usein paksummista piilohkoista kemiallisten kylpyjen avulla. Tämä perinteinen menetelmä jättää karkean ja epätasaisen pinnan ja aiheuttaa äkillisiä paksuuden muutoksia työalueen ja jäykän tukikehyksen välille. Tällaiset fyysiset heikot kohdat tekevät siruista alttiita halkeilulle rasituksen alla ja häiritsevät yhtenäisten sähkökomponenttien tarkkaa valmistusta.

Ymmärtääkseen, miten tällaista ohutta materiaalia käsitellään turvallisesti, tutkijatiimi aloitti erikoiskerroskiekolla ja syövytti tarkan ruudukon mikroskooppisia, 100 mikrometrin reikiä pinnan piikerrokseen. Näiden pienten huokosten läpi fluorivetyhappo pääsi tihkumaan ja liuottamaan alla olevan oksidikerroksen, joka piti piitä paikallaan.

Herkän kalvon irrottamisen tai teipin käytön sijaan he upottivat kiekon asetoniin. Neste muutti luonnollisesti adheesioenergiaa, jolloin piikalvo yksinkertaisesti kellui vapaasti itsedelaminaatioksi kutsutun prosessin avulla.

Tämä vapaasti kelluva pii oli riittävän kestävää selvitäkseen 35 erillisestä valmistusvaiheesta, mukaan lukien äärimmäisestä kuumuudesta MOSFET-transistorien rakentamiseksi piin molemmille puolille.

Testattaessa sirut kytkivät sähköisiä signaaleja onnistuneesti molemmilla puolilla korkealla hyötysuhteella ja pitivät yllä yli 10 000:n päälle/pois-virtasuhdetta. Vaikka transistorit kierrettiin 7,5 millimetrin säteellä olevan kaarevan pinnan ympärille ja taivutettiin 10 000 kertaa, ne jatkoivat toimintaansa.

Ratkaisevasti nämä kaksi puolta eivät häiritse toisiaan. Sirun takapuolen aktivointi jopa 6 voltilla aiheutti merkityksettömän muutoksen etupuolen siirto-ominaisuuksiin.

Aiheesta aiemmin:

Uusi joustava valoa emittoiva materiaali

Ultraohuita kalvoja bioelektroniikalle