柔性無機(jī)電子器件在可穿戴健康監(jiān)測、柔性顯示、人機(jī)界面等眾多領(lǐng)域都有著重要應(yīng)用,近十年來,在全球范圍內(nèi)得到廣泛關(guān)注。然而,柔性無機(jī)電子器件無法直接利用傳統(tǒng)微納加工方法在柔性基體上進(jìn)行制備集成,必須通過轉(zhuǎn)印技術(shù)將無機(jī)薄膜從其生長基體上剝離并轉(zhuǎn)移到柔性可變形襯底上。隨著功能器件的厚度減小和轉(zhuǎn)移數(shù)量的急劇增多,這一看似簡單的過程也變得愈加困難和極具挑戰(zhàn),成為當(dāng)前制約柔性無機(jī)電子器件大規(guī)模制造和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用過程中的一個關(guān)鍵難題。

6月18日,浙江大學(xué)宋吉舟教授課題組提出了一種低成本、可編程的高效轉(zhuǎn)印集成方法,突破了現(xiàn)有轉(zhuǎn)印技術(shù)的局限性,能夠?qū)崿F(xiàn)幾百納米到幾微米厚的超薄功能元器件的大面積、可編程高效轉(zhuǎn)移印刷。相關(guān)研究成果以“Programmable and scalable transfer printing with high reliability and efficiency for flexible inorganic electronics”為題發(fā)表在國際知名期刊《科學(xué)進(jìn)展》(Science Advances)上。論文第一作者為航空航天學(xué)院博士生王成軍,宋吉舟教授為論文通訊作者,參與該工作的還有航空航天學(xué)院陳偉球教授和信息與電子工程學(xué)院金浩副教授。

該研究創(chuàng)新性地提出利用微球在外界激勵作用下體積發(fā)生膨脹來改變轉(zhuǎn)印印章表面粗糙度,從而減小功能器件與印章之間的接觸面積,降低界面粘附來完成轉(zhuǎn)印。通過以熱釋放膠帶印章為例,文章展示了該方法在印章粘附調(diào)控性能、穩(wěn)定拾取以及高效轉(zhuǎn)移超薄功能器件上獨特的優(yōu)勢。

?浙大學(xué)者研發(fā)超薄功能器件大面積、可編程轉(zhuǎn)印技術(shù)
圖1. 轉(zhuǎn)印印章粘附調(diào)控機(jī)理示意圖及性能展示

 

同時,通過與激光加熱設(shè)備相結(jié)合,該方法可以實現(xiàn)可編程、大面積選擇性轉(zhuǎn)印集成的功能。通過可編程地轉(zhuǎn)移印刷硅薄膜、硅薄膜光電探測器和超薄Micro_LED芯片陣列以及大面積選擇性地轉(zhuǎn)移印刷柔性應(yīng)變片和表面聲波器件陣列等,展示了該方法廣泛的適用性,這一成果為柔性無機(jī)電子器件大規(guī)模制造提供了新思路。

?浙大學(xué)者研發(fā)超薄功能器件大面積、可編程轉(zhuǎn)印技術(shù)
圖2. 基于大面積、可編程轉(zhuǎn)印技術(shù)的Micro_LED柔性顯示應(yīng)用

 

全文鏈接:

https://advances.sciencemag.org/content/6/25/eabb2393#app-1

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