柔性电子技术中的半导体材料性能调控概述*

王宙恒 陈颖 郑坤炜 李海成 马寅佶 冯雪†

1) (清华大学航天航空学院, 应用力学教育部重点实验室, 北京 100084)

2) (清华大学柔性电子技术研究中心, 北京 100084)

3) (浙江清华柔性电子技术研究院, 浙江 嘉兴 314000)

4) (钱塘科技创新中心, 杭州 310016)

利用柔性电子技术对半导体材料性能调控研究具有重大的科学意义及应用价值.该研究一方面突破了传统应变工程中受限于无机材料硬而脆的特性, 且引入应变多为固定值的局限; 另一方面也为基于无机功能材料的可延展柔性电子器件在大变形环境下的性能评估提供了理论基础.因此, 柔性电子技术为针对半导体材料或其他功能材料的应变调控提供了一种新方法, 将有望应用在诸多需要材料性能周期性改变的新颖领域之中.本文将首先简介柔性无机电子技术, 并对其中的两大关键技术: 基于纳米金刚石颗粒的减薄及转印技术进行重点阐述, 并探究两大关键技术对半导体电子器件性能的影响; 随后介绍半导体材料近些年在应变-能带结构耦合关系方向的研究成果, 并以基于屈曲砷化镓纳米薄膜条带及量子阱结构的研究为例, 阐明柔性电子技术运用于半导体材料性能调控的独特优势; 最后展望应变调控半导体特性的应用方向与发展前景.

1 引 言

柔性电子是在柔性衬底上大面积、大规模集成不同材料体系、不同功能元器件的柔性信息器件与系统, 其特点为可拉伸、可弯曲、可变形、质量轻、形……