|
|||||||||
|
|
||||||||
30.01 - 08:10
Коллоидные частицы серебра восстановили гибкий тонкопленочный транзистор| Медицина
Инженеры разработали способ автономного восстановления контакта в тонкопленочном транзисторе при помощи коллоидного раствора серебряных частиц в силиконовом масле. Электрическое поле в месте разрыва выстраивает частицы в цепочку, по которой и восстанавливается электрическая цепь. Характеристики транзистора после разрыва восстановили до 99 процентов от изначальных. А чтобы хранить коллоидный раствор прямо на плате и не бояться короткого замыкания, авторы ограничили его область смачиваемости с помощью олеофобного слоя на поверхности гибкой платы. Статья опубликована в журнале Advanced Electronic Materials. Для гибких дисплеев и носимой электроники зачастую используют тонкопленочные транзисторы. В таких условиях электросхема испытывает множество нагрузок, способных вывести ее из строя. Для обеспечения целостности и гибкости схемы существует несколько подходов: гибкий проводник с малой жесткостью, сложная геометрия соединительной конструкции или же самовосстановление. Первый и второй подходы откладывают момент разрушения контакта, тогда как третий метод способен чинить уже разрушенное соединение, а потому в перспективе может оказаться более подходящим решением. Самовосстановления контакта можно достичь разными способами: например, использовать жидкий металл, который в случае разрыва цепи восстанавливает связь, высвободившись из микрофлюидных каналов, хрупких диэлектрических оболочек или эластомерного субстрата. Также использовать можно и проводящие полимеры, способные к перестройке и самовосстановлению. Все подходы сравнительно эффективны, однако и у них есть свои проблемы: для восстановления часто необходимы специальные условия (особая влажность или магнитное поле) или редкие металлы, как галлий или индий. К тому же их использование усложняет процесс производства контактных связей. Еще один подход к самовосстановлению — дисперсия проводящих частиц в диэлектрической среде. Электрическое поле, создающееся в месте разрыва цепи приводит к движению частиц и образованию с их помощью мостика между разорванными контактами. Это позволяет восстановить электрический контакт вне зависимости от причины разрыва, а также избегать короткое замыкание из-за малой концентрации проводящих частиц в дисперсии. Ли Дин (Li Ding) с коллегами из Кембриджского университета и Индийского научного института создал коллоидный раствор проводящих частиц для самовосстановления напечатанных тонкопленочных транзисторов. Для его приготовления ученые использовали серебряный порошок и силиконовое масло. При образовании разрыва возникающее поле выстраивает проводящие частицы в цепочку между разорванными контактами. Из-за малой теплопроводности дисперсной среды все Джоулево тепло, выделяющееся из-за протекания тока, идет на расплавление серебряных частиц и образование сплошной цепи.
Для описания восстанавливающей способности дисперсии ученые напечатали серебряные контакты на подложке из полиэтилен-нафталата с толщиной разрыва в 20 и 80 микрометров. Затем к границам контактов подключили измерительный источник питания с постоянным током. За процессом восстановления связи наблюдали с помощью микроскопа. Время восстановления уменьшалось вместе с ростом концентрации серебряных частиц: от 10-100 секунд для 10 миллиграмм на миллилитр до 0,01-1 секунды для 40 миллиграмм на миллилитр.
При напряженности электрического поля меньше 0,6 вольта на микрометр восстановления не наблюдалось, а при напряженности выше 1,3 вольта на микрометр перемычка не справлялась с большой силой тока и разрыв возникал снова. Поэтому авторы обозначили области напряженности электрического поля для устойчивого образования проводящих перемычек — между 0,6 и 1,3 вольта на микрометр. При этом типичные напряженности в тонкопленочных транзисторах — 1,05 вольта на микрометр. Для проверки восстанавливающих свойств дисперсии на реальных объектах авторы напечатали тонкопленочный транзистор и усилители напряжения. Транзистор состоял из серебряных источника, стока и затвора, слоя поливинил циннамата в качестве диэлектрика и 6,13-бис(три-изопропилсилилэтинил) пентацен в качестве полупроводника. Разрывы были устроены в двух местах: между источником и затвором и между затвором и стоком. Восстановление наблюдалось в обоих случаях, за 200 секунд восстановился контакт при напряженности в 0,7 вольт на микрометр. При этом и через пять минут после установления соединения характеристики транзистора практически полностью восстановились (99 процентов по сравнению с изначальными). После ста циклов изгибов пленки с восстановленным контактом его электрические характеристики так же остались неизменными. Для применения дисперсии в однокаскадном усилителе напряжения с общим эмиттером, основанном на тонкопленочных транзисторах, авторы проверили разрывы в трех местах и во всех случаях дисперсия наладила контакт и вернула в исходное состояние усиленное выходное напряжение.
Артем Моськин https://nplus1.ru/ Ключевые слова:
|
|||||||||
Читайте также:
So schlafen Sie schneller ein: Langer Schlaf mit Hilfe von drei einfachen TippsViele Menschen haben nachts Probleme mit dem Einschlafen. How to fall asleep faster: a long sleep with the help of three simple tipsMany people face problems with the ability to fall asleep at night. Как быстрее засыпать: длительный сон с помощью трех простых советовМногие люди сталкиваются с проблемами со способностью засыпать ночью. Як швидше засипати: тривалий сон за допомогою трьох простих порадБагато людей стикаються з проблемами зі здатністю засипати вночі Здоровье и питание: Кто должен воздержаться от финиковФиники или датские пальмы известны своей сладкой вкусовой палитрой и богатством полезных элементов. |
|||||||||
|