Инженеры из Университета штата Пенсильвания разработали технологию для создания устойчивых к деформации полупроводников n-типа для гибкой микроэлектроники. Многослойная структура защищает компоненты устройства от микротрещин и повышает срок его службы. Технология необходима для развития интерфейсов человек — машина, носимых устройств и умного здравоохранения.
В современных носимых устройствах уже используются гибкие полупроводниковые устройства, но большинство из них относится к p-типу (носитель заряда — дырка), объясняют инженеры. Преодолеть проблемы, связанные с быстрой деградацией при деформации транзисторов n-типа (носитель заряда — электрон), до сих пор не удавалось. Но для многих устройств, например, интегрированной электроники, оптоэлектроники и устройств с p-n переходом, требуются оба типа полупроводников.
Большинство известных полупроводников n-типа представляют собой жесткие и хрупкие при деформации структуры: это могут быть, например, кристаллы кремния или германия легированные различными примесями. Чтобы решить проблему с деформацией, исследователи поместили такой полупроводник между двумя эластомерами. Это полимеры, способные растягиваться и возвращаться к первоначальной форме.
Мы обнаружили, что многослойная архитектура улучшает механическую растяжимость и подавляет образование и распространение микротрещин в изначально хрупком полупроводнике n-типа.
Цуньцзян Ю, адъюнкт-профессор Университета штата Пенсильвания и соавтор исследования
Исследователи подвергли готовые полупроводники и созданные на их основе устройства различным функциональным и стресс-тестам. Анализ показал, что эластичные транзисторы сохранили высокую производительность устройства даже при растяжении на 50 % в любом направлении. При этом при работе более 100 дней в условиях окружающей среды эффективность работы существенно не изменилась.
Разработчики отмечают еще одно важное преимущество новой технологии: эластомеры служат изоляторами, защищая устройства от влаги и кислорода, что также продлевает его срок службы. Инженеры продолжат эксперименты, чтобы повысить производительность гибких полупроводников.
