柔性電子技術中的半導體材料性能調控概述*

王宙恒 陳穎 鄭坤煒 李海成 馬寅佶 馮雪?

1) (清華大學航天航空學院, 應用力學教育部重點實驗室, 北京 100084)

2) (清華大學柔性電子技術研究中心, 北京 100084)

3) (浙江清華柔性電子技術研究院, 浙江 嘉興 314000)

4) (錢塘科技創新中心, 杭州 310016)

利用柔性電子技術對半導體材料性能調控研究具有重大的科學意義及應用價值.該研究一方面突破了傳統應變工程中受限于無機材料硬而脆的特性, 且引入應變多為固定值的局限; 另一方面也為基于無機功能材料的可延展柔性電子器件在大變形環境下的性能評估提供了理論基礎.因此, 柔性電子技術為針對半導體材料或其他功能材料的應變調控提供了一種新方法, 將有望應用在諸多需要材料性能周期性改變的新穎領域之中.本文將首先簡介柔性無機電子技術, 并對其中的兩大關鍵技術: 基于納米金剛石顆粒的減薄及轉印技術進行重點闡述, 并探究兩大關鍵技術對半導體電子器件性能的影響; 隨后介紹半導體材料近些年在應變-能帶結構耦合關系方向的研究成果, 并以基于屈曲砷化鎵納米薄膜條帶及量子阱結構的研究為例, 闡明柔性電子技術運用于半導體材料性能調控的獨特優勢; 最后展望應變調控半導體特性的應用方向與發展前景.

1 引 言

柔性電子是在柔性襯底上大面積、大規模集成不同材料體系、不同功能元器件的柔性信息器件與系統, 其特點為可拉伸、可彎曲、可變形、質量輕、形……