瞬态可降解电子器件

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作者：白羊

近年来，瞬态电子学遭到越来越广泛的重视。瞬态电子器材可以在其完结预设的特定功用后自行在环境中降解，因而它具有在世界范围内处置、收回和消除电子废物的巨大才能，然后避免了一系列处理不妥带来的环境污染问题。现在，使用转印法在水溶性的衬底上制备电子器材是一种制备瞬态电子器材的可行的办法。可是，这一办法的产率较低，由于电路的复杂度难以做到很高，也难以进行大面积的制备，实践使用中极大阻止了体系的复杂性和规划。

北京大学电子系的胡又凡研讨员课题组充沛的使用碳纳米管可进行低温工艺的优势，在环境可降解的柔性基底上构建了根本电子元器材和集成电路，处理了转印技能产率低的问题，并且在一个人工生态体系中完成了关于环境参数的监测和自行降解。

图1所示。可降解电子器材晶片规划制作工艺示意图。a)在涂有聚酰亚胺薄膜的硬质重掺杂硅片上制备可降解器材的晶片。插图表明4英寸的预制晶片。b)选用毛细管辅佐电化学分层(CAED)技能将制备好的芯片与硅片别离。插图显现了从晶片上别离一个芯片的进程。c)将芯片附着在PVA基板外表，蚀刻聚酰亚胺薄膜。传送的芯片显现在插页中。d)集成电路与传感器，构建可降解传感体系。感测体系的阵列显现在插图中。

该研讨开发了一种可降解电子器材的晶片级制作工艺。成果表明，根据碳纳米管薄膜的芯片100%成功搬运到水溶性基底上，均匀器材收率为96.6%(40%的芯片显现100%器材收率)。搬运薄膜晶体管(TFTs)和集成电路的一致性也很好，TFTs的阈值电压和逆变器的开关阈值电压的最小标准偏差分别为55和60 mV。在由传感器与设备集成的模仿生态体系中完成了实时环境监测的体系演示，并结合人工降雨下的退化演示。

该技能以其杰出的功能、处理的可靠性和高产量为可降解电子科技类产品的批量生产和行将到来的物联网年代的下一代生态友爱传感渠道供给了新的机会。

图2.生态友爱的环境监测体系。a)模仿生态体系环境监测图画。赤色虚线框出的区域代表多个传感渠道。b)与植物叶片共形衔接的传感渠道光学图画。c)电路图 d)传感渠道(Vdd = 4v)布置图 e)温度。f)TFTs与传感器的紫外呼应特性。g)模仿生态体系实时监测成果。h)人工降雨下传感渠道退化进程的一系列图画。

参考文献：Xiang, L., Xia, F., Zhang, H., Liu, Y., Liu,F., Liang, X., & Hu, Y. (2019). Wafer‐Scale High‐Yield Manufacturing of DegradableElectronics for Environmental Monitoring. Advanced Functional Materials,1905518. doi:10.1002/adfm.201905518

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