三维随形贴合迭片内嵌电极及其在有机微纳单晶场效应器件中的应用研究

基本信息
批准号:61574032
项目类别:面上项目
资助金额:64.00
负责人:童艳红
学科分类:
依托单位:东北师范大学
批准年份:2015
结题年份:2019
起止时间:2016-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:陈茜,赵志远,崔楠,王海婷,张鹏,勾贺,张冰
关键词:
大面积柔性器件柔性有机场效应管贴合器件柔性衬底微图案化聚合物基底
结项摘要

3D conformal electronics is one important reasearch poject in flexible electronics. Different from the conventional rigid planar Si-based devices, 3D conformal devices enable intimate adherence on the arbitrary-shaped objects, and have shown a big potential for multifaceted applications in therapeutics, biotechnology, energy, military, and communication. The realization of 3D conformal circuit remains challenging due to the lack of fabrication technique for mechanically elastic and flexible electrodes, which could eliminate strain-introduced wrinkles through the adherence of a planar electrode onto a 3D surface. Here we propose an laminated embedded electrode design, which not only can realize 3D conformal devices and circuits, but also shows advantages as follows: .(1)The separated fabrication processes for source/drain electrodes, gate electrodes, and semiconductor, provide the chance to optimize each part for improved performance..(2)The peeling, transferring, and adherence are all-dry process. No solvent or water is introduced..(3)The embedded electrode configuration eliminates the step effect of bottom-contact single crystal transistor. .(4)The fabrication method is much simpler than the reported methods for comformal electrodes..(5)Gate and source/drain electrode patterns are compatible with the traditional photolightography technique, which shows the promising potential in complicated large-scale circuits..Based on the laminated embeded electrodes, the 3D conformal organic semiconductor micro/nanocrystal field-effect transistors will be fabricated, which provides a new idea for high-performance 3D conformal devices and circuits.

三维随形贴合电子学是最近几年刚刚出现的一个柔性电子学分支。与传统刚性平面硅基电子学相比,三维随形贴合电子学能够非常舒适地契合在人体或者其他物体表面,在医疗,生物,能源,军事,航空、信息技术等领域有着巨大应用前景。受限于制备技术,目前国际上仅有少数几个课题组开展了相关研究。申请人设计了一种新型电极构型:迭片内嵌电极,不仅能满足三维贴合器件和电路的需求,还具有如下突出优势:1)源漏极、栅极、半导体层独立制备,可对各层分别优化,有利于获得最高性能器件;2)迭片过程为全干过程,避免溶液对半导体损伤;3)内嵌结构消除了电极台阶对单晶半导体器件和多层迭合的负面影响,使分子长程有序的柔性有机微纳单晶能被用作半导体材料;4)制备方法简单;5)电极制备与传统光刻技术相容,可制备大规模复杂电路。在迭片内嵌电极基础上,申请人将结合有机半导体微纳单晶,制备三维贴合场效应晶体管,为高性能三维贴合器件研究提供新思路。

项目摘要

随形可贴合器件其便携性、舒适度和高端智能化将开启一系列新型应用,例如曲面显示、电子皮肤、实时医疗监测等。发展与之兼容的电极技术,实现大规模场效应器件,是国际公认的科学难题,也是柔性器件走向应用的关键。针对上述科学问题,本项目发明了多种新型贴合电极,提出了可贴合器件制备新方法和新功能,开辟了实现大规模可贴合器件阵列的新途径。.项目授权美国专利2项,论文在Adv. Funct. Mater. 、Mater. Horiz. 等国际权威杂志发表,共发表相关SCI论文20篇,其中影响因子大于3的19篇,封面文章9篇。内容如下:.1.发明了Au膜、Au栅网、PEDOT:PSS/SWCNTs新型光刻柔弹性贴合电极(授权美国专利:US 10,135,016 B2;J. Mater. Chem C 2019,7, 5385; Nanoscale 2018, 10, 2785; Adv. Electron Mater. 2015, 1, 1500239).2.首次报道了全透明贴合有机器件(Nanoscale 2018, 10, 2785),首次基于体单晶实现规模化有机器件阵列(IEEE Electr. Dev. Lett. 2019,40,788),制备了超薄超轻器件阵列(small, 2019, 14, 181020),构建了15 µm金丝上可贴合器件(IEEE Electr. Dev. Lett. 2016, 37, 774).3.解决了溶液法半导体生长与弹性绝缘层兼容难题(Sci. Rep. 2017, 7, 15367),以及弹性绝缘层上沉积有机半导体的难题(J. Mater. Chem C 2019,3, 3199; IEEE Electr. Dev. Lett. 2018, 38, 1031).4.首次实现有机可贴合场效应器件在LED前置驱动、器官损伤模拟、人工突触方面功能应用(Mater. Hortz. 2019, 6,717;Adv. Funct. Mater. 2019, 1901107;Nanoscale 2018, 10, 2785);实现光探测功能(Sci. Rep. 2018, 8, 16612;IEEE Electr. Dev. Lett. 2018, 39, 1604; IEEE Ellectr. Dev. Lett. 2018, 39, 1183)

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

面向云工作流安全的任务调度方法

面向云工作流安全的任务调度方法

DOI:10.7544/issn1000-1239.2018.20170425
发表时间:2018
2

TGF-β1-Smad2/3信号转导通路在百草枯中毒致肺纤维化中的作用

TGF-β1-Smad2/3信号转导通路在百草枯中毒致肺纤维化中的作用

DOI:10.13692/ j.cnki.gywsy z yb.2016.03.002
发表时间:2016
3

基于图卷积网络的归纳式微博谣言检测新方法

基于图卷积网络的归纳式微博谣言检测新方法

DOI:10.3785/j.issn.1008-973x.2022.05.013
发表时间:2022
4

生物炭用量对东北黑土理化性质和溶解有机质特性的影响

生物炭用量对东北黑土理化性质和溶解有机质特性的影响

DOI:10.19336/j.cnki.trtb.2020112601
发表时间:2021
5

极地微藻对极端环境的适应机制研究进展

极地微藻对极端环境的适应机制研究进展

DOI:10.7685/jnau.201807013
发表时间:2019

童艳红的其他基金

相似国自然基金

1

共价键连接碳纳米管/金网格可拉伸电极制备及其在随形贴合透明晶体管中的应用研究

批准号:51703020
批准年份:2017
负责人:赵晓丽
学科分类:E0310
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
2

高选择性有机单晶微纳场效应晶体管气体传感器及其响应机理研究

批准号:51403180
批准年份:2014
负责人:塔力哈尔•夏依木拉提
学科分类:E0310
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
3

生物质透明电极的构建及其在柔性有机光电器件中的应用研究

批准号:51673072
批准年份:2016
负责人:王小慧
学科分类:E0306
资助金额:61.00
项目类别:面上项目
4

微纳阵列复合表面结构的制备及其在光电子器件中应用研究

批准号:61805179
批准年份:2018
负责人:方朝龙
学科分类:F0513
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目