• Eugene Borisov

Новая гибкая электроника от ученых из Массачусетского института технологий

Сердце любого электронного прибора – это жесткий компьютерный чип, покрытый миниатюрным рисунком из транзисторов и других полупроводниковых элементов. И поскольку этот чип жесткий, современные электронные приборы, смартфоны, ноутбуки, часы не могут быть гибкими и эластичными.


Исследователи из Массачусетского института технологий работают над созданием гибкой электроники уже в течение нескольких лет. И наконец, им удалось разработать недорогую технологию производства гибкой многофункциональной электроники.



Технология получения гибкой электроники получила название "удаленная эпитаксия"

Процесс производства получил название «удаленная эпитаксия», и представляет собой наращивание тонких пленок полупроводникового материала на огромной, толстой пластине такого же материала, покрытой промежуточным слоем графена. После выращивания нужного количества слоев полупроводниковых пленок, они аккуратно отслаиваются с толстой пластины. При этом пластина может использоваться повторно.


В статье, опубликованной в журнале Nature 5 февраля 2020 года, исследователи продемонстрировали, что с помощью процесса удаленной эпитаксии они могут производить самостоятельные пленки любого материала. Что более важно, ученым удалось собирать такие пленки из различных материалов в стеки, создавая гибкие, многофункциональные электронные приборы.


Разработчики утверждают, что этот процесс можно использовать для производства эластичных электронных материалов для различных применений, включая контактные линзы дополненной реальности, пленки из солнечных элементов для натягивания их, например, на корпус автомобиля, а также для создания гибких электронных устройств.


«Вы можете использовать эту технологию для смешивания и совмещения различных полупроводниковых материалов, чтобы создавать новые гибкие устройства», - говорит Дживан Ким, доцент кафедры машиностроения в Массачусетском технологическом институте, - «Вы можете создавать электронику любой формы».

Три года исследований


Ким и его коллеги опубликовали свои первые результаты по использованию технологии удаленной эпитаксии еще в 2017 году. Тогда они впервые обратили внимание на то, что при осаждении атомов на покрытую графеном пластины, атомы формируют пленку с такой же кристаллической структурой, как и у пластины, находящейся внизу. Благодаря графену, наращиваемый слой удавалось легко снимать с пластины.


В 2018 году ученые продемонстрировали что технология позволяет наращивать пленки из материалов 3й и 5й группы периодической системы Менделеева, но не из 4й группы. Причина оказалась в относительных зарядах между атомами графена и атомами пластины.


Осознав это, исследователи провели огромное количество опытов по выращиванию материалов из экзотических полупроводниковых комбинаций. Как сообщается в новой статье, ученые использовали метод удаленной эпитаксии для получения гибких полупроводниковых пленок из сложных оксидов – химических соединений кислорода и двух других элементов. Сложные оксиды обладают широким спектром электрических и магнитных свойства и некоторые из них могут генерировать электрический ток при физическом растяжении или при помещении в магнитное поле.


То, что ученым удалось получить тонкий гибкий слой материалов из сложных оксидов, - действительно прорыв в науке. До настоящего времени сложные оксидные пленки получали только на жестких пластинах толщиной в 1 мм.


Технология производства


Разработчики смогли создать пленку из сложных оксидов толщиной всего 100 нм. Им также удалось собрать стек из нескольких таких пленок и соединить их с помощью небольшого нагрева. Технология производства представляет собой наращивание тонких пленок, отслаивание их от базовой пластины и соединение в стеки.


«Нам впервые удалось продемонстрировать сборку тонких слоев наподобие LEGO блоков. Раньше это было невозможно», - говорит Ким.

Все новости электроники читайте тут.

Подписаться на новости SCDAILY