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2007年3月杂志俱乐部主题:柔性电子力学
灵活的电子产品是一项新兴技术，有着一系列令人兴奋的应用，从像纸一样的显示器、像皮肤一样的智能假肢、有机发光二极管(oled)到可打印的太阳能电池。这些潜在的应用将深刻地影响我们日常生活的各个方面，并激发我们的好奇心:报纸和书籍的未来是什么?oled是否会取代灯泡和荧光灯，成为未来的照明光源?我们能给任何地方的电子设备无绳供电吗?在过去几年中取得了重大进展，特别是在巨大的投资通量。例如，Polymer Vision刚刚发布第一个可卷曲显示器的商业化产品(如图所示)，并于2007年1月获得2600万美元的投资。的这项新兴技术未来的成功很大程度上取决于:
- 新的建筑设计和新的材料选择，以实现柔性设备的功能并提高其可靠性。
- 革命性的制造工艺，为大规模生产柔性器件降低制造成本。
新的建筑设计和新的材料选择
电子材料应用于当前的微电子技术(如Si, SiO2, Cu)是无机的。这些无机材料具有优良的电气性能，但机械变形能力较差。导电性和半导体聚合物的发现激发了人们用有机材料制造柔性器件的热情。然而，到目前为止，这种有机电子产品的性能仍然令人不满意。例如即使是目前最好的导电聚合物，其导电性仍比一般金属低两个数量级。因此，柔性电子器件的合适解决方案将是有机/无机混合结构。例如，氧化铟锡薄膜(伊藤)存入polyethyleneterephthalate (宠物)通常用作柔性显示设计中的透明导体。
柔性电子设备在制造和使用过程中会受到大的、反复的变形(例如，具有可卷曲屏幕的手机)。而有机材料是柔韧的，可以从大的应变中恢复，大多数无机电子材料是刚性的，在小应变下断裂(通常是<1%）。如何利用这些材料制造在循环载荷下具有可靠变形能力的电子器件仍然是一个不确定的问题。此外,有机/无机杂化材料在载荷作用下表现出丰富的力学响应，其中许多尚未得到很好的理解。
革命性的制造工艺
目前的集成电路制造是一个批量过程:一次一个组件。在这个价值数十亿美元的工厂里，许多制造步骤都涉及到使用腔室。这种制造工艺不适合制造柔性电子产品。例如，当前制造步骤中的加工温度对于有机材料来说通常太高;最终器件的尺寸受到腔室尺寸的限制，而柔性电子器件，如薄膜太阳能电池，需要在大面积上分布电子元件。因此，需要新颖的制造工艺以经济高效的方式制造坚固耐用、大面积灵活的电子设备。人们对开发一种新技术的兴趣激增精密卷绕对位技术其中，无机电子材料的多个功能层被图案化并印刷在塑料衬底上，从而产生轻量级，坚固耐用和低成本的设备。尽管如此，仍有许多问题需要解决，例如层对层的配准、操作造成的损坏以及粘附质量。科学家们也在探索其他创新的工艺来制造柔性电子产品直接的经济增长,或自组装。
柔性电子技术的发展机遇与挑战并存。许多这样的挑战都源于混合材料制成的新建筑的机械反应。随着对这种机械反应的理解的进步，将会出现更多的机会。《jClub》三月号包括三篇论文，反映了柔性电子机械这一新兴领域的挑战和机遇的各个方面。正在讨论的三篇论文是:
1.陈志强，郭志强，郭志强。柔性电子显示器中透明导电衬底的机电性能，电子工程学报，1999,8,1451- 1458 (2005)
本文首先简要介绍了柔性显示技术，然后重点介绍了柔性显示中柔性阳极(如ito涂层PET)的机电性能。ITO薄涂层(~ 100nm厚)易脆，在~2.3%的拉伸应变下易开裂。特别令人感兴趣的是论文的第五部分。在循环加载下，即使应变远低于ITO初始开裂阈值，PET基体上的脆性ITO薄膜也表现出疲劳断裂行为。例如，10k次循环后的SEM图像清晰地显示了ITO薄膜的疲劳裂纹(图8)。值得讨论的一个问题是，a的疲劳变形机制是什么脆在符合要求的PET基板上涂ITO薄膜?
2.杨建军，李建军，杨建军，杨建军，杨建军，杨建军，杨建军，杨建军，杨建军，杨建军，杨建军，杨建军。
柔性电子中典型的无机/有机杂化结构通常由无机材料(例如SiNx)薄膜在相对较厚的有机衬底(例如聚合物)上组成。薄膜的断裂韧性以及薄膜/衬底界面附着力是决定薄膜(通常是器件中的功能层)在机械载荷下耐久性的重要特性。确定亚微米厚度薄膜的这些断裂参数对实验和建模都是相当具有挑战性的。在变形过程中，薄膜断裂和界面脱粘往往同时发生。聚合物基板在大变形下发生塑性变形，这是对断裂过程的重要影响，但尚未得到很好的研究。本文采用破碎试验和有限元法相结合的方法，同时导出了薄脆性涂层与聚合物基体界面的粘接断裂韧性和薄膜涂层的粘接断裂韧性。采用内聚区模型对脱粘过程进行了模拟。本文所采用的方法可能会引起许多力学同行的兴趣，以便进一步讨论。万博体育平台
3.塑料上的自组装单晶硅电路，Stauth, s.a.， Parviz, b.a.，国家科学与技术委员会。， 103, 38, 13922 -13927 (2006)
作者展示了一种在塑料基板上自组装电路的新方法。成千上万的单晶硅晶体管和电阻器被集成到柔性塑料衬底上。微米级元件自组装到塑料衬底的蚀刻通道上形成电路。组装过程由毛细管力驱动，并通过使用不同形状的组件(包括圆形、三角形、正方形和矩形)来控制，这些组件可以选择性地在匹配的基板通道中组装。建立了一个力学模型来考察毛细管力和流体力在自组装过程中的作用。讨论的可能兴趣可以是材料性能的优化和实验设计，以提高这种特定组装过程的效率，或者其他潜在的自组装制造过程。
虽然上面提出了一些讨论主题，但我们欢迎对这些论文的任何方面或柔性电子力学的一般领域进行讨论。
(图片来源:Polymer Vision)
这是拉切诱发的稳定裂纹(RISC)吗?
像陶瓷这样的脆性材料比延性材料更不易受疲劳裂纹扩展的影响。在这种情况下，聚合物基材可能在循环载荷下发生棘轮变形。几年前，我们与英特尔的一个团队合作，研究出了一种特殊的棘轮诱导稳定裂纹(RISC)过程(M. Huang, Z. Suo和Q. Ma)。”薄膜结构中塑性棘轮引起的裂纹”。固体力学与物理学报,50， 1079-1098, 2002)
为了研究本主题论文1中发现的这一现象，人们可能会
此外，从这项工作的图像来看，裂缝附近发生了许多损坏。这个裂缝不仅仅是破坏了一个平面的原子键。
疲劳裂纹附近损伤
中国,
谢谢你指出棘轮纸。
在图8中凯恩斯和克劳福德的论文，沿疲劳裂纹损伤的近距离观察显示，在ITO薄膜条纹中出现了严重的微裂纹，宽度约为1微米(薄膜厚度的几十倍)。在大的单轴拉伸下，没有ITO裂纹的特写图像可供比较。图1Jansson等人的论文图中为单轴拉伸作用下聚酯基板上的SiNx薄膜。SiNx的裂纹表面相当尖锐，表现出典型的脆性断裂行为。
是否对RISC附近的损害有详细的观察?它们看起来和ITO胶片上的相似吗?
回复:疲劳裂纹附近的损伤
滕:凯恩斯和克劳福德论文图8中裂缝的详细形态看起来与论文中的RISC不同黄，索，马。虽然我们的论文没有包含高分辨率的图像，但我看到了来自英特尔和其他地方的其他图像，这些图像清楚地显示了一个干净的拉伸裂纹。
然而，在c&c纸的图8中，看起来损伤是相互摩擦的。希望有实验学家能解释这个图像。
其他小组的作品
腾:
谢谢你的总结。我猜你是故意漏掉了你和西格德·瓦格纳领导的普林斯顿小组在这个领域所做的工作。同样值得一提的是，伊利诺斯大学约翰·罗杰斯(John Rogers)的团队最近与黄杨(Young Huang)合作，研究了可拉伸硅和其他半导体。瓦格纳和罗杰斯都不是机械师。万博体育平台通过与一群机械师合作，他们的作品非常鼓舞人心。万博体育平台这可能是机械师为这个令人兴奋的领域做出贡献的方式。万博体育平台
RH
以前在柔性电子和力学方面的努力
亲爱的瑞,
你能提供一些他们工作的总结，或者他们出版物的链接吗?
谢谢。
亨利。
关于柔性电子力学的其他一些研究
亲爱的瑞和亨利:
谢谢你提起这件事。这两个瓦格纳的组和罗杰斯的组在柔性微电子研究领域处于领先地位。这两个小组都与机械师密切合作，研究与柔性宏观电子学相关的机械问题。万博体育平台
锁志刚自1997年以来一直与瓦格纳的团队合作。我从2002年开始参与这项合作。我们的研究重点包括:
(1)柔性电子中具有代表性的无机/有机杂化结构——聚合物衬底上金属薄膜的可变形性。有关的出版物已备妥在这里,在这里和在这里。你可能还会发现一些讨论关于这个话题在iMechanica万博manbetx平台有帮助。
(2)通过适当的图案化使硬质材料薄膜柔顺的一般原理。这种兼容模式可以作为柔性电子产品的通用平台。例如，通过在这样的平台上制造整个电路，所得到的设备可以在保持电气功能的同时承受大的循环变形。相关出版物包括这和这。
罗杰斯在UIUC的团队一直在与年轻的黄的集团可拉伸硅和其他半导体。在预拉伸弹性体衬底上制备薄半导体薄膜。释放预拉伸后，硬膜扣紧。在张力作用下，这种屈曲薄膜变平以适应伸长率，在薄膜中产生的应变主要是由于弯曲，因此很小。有关的出版物已备妥在这里和在这里。
希望这对你有帮助。
腾
金属薄膜与聚合物衬底的结合规律
腾,
你在论文中发表的研究中，金属薄膜与聚合物衬底之间的成键规律是什么
李涛，黄志强，席志成，laour SP, Wagner S, soz(2005)聚合物基上金属薄膜的离域应变，机械工程。数学学报，37:261-273。
谢谢,
亨利
附着力对聚合物上金属薄膜延展性的影响
亨利,
在动力机械。板牙纸，假设金属薄膜与聚合物衬底完美结合。重点研究了衬底对金属薄膜应变局部化的约束。仿真模型中预先引入了界面处的脱粘，不考虑脱粘的进一步传播。
在实际结构中，薄膜/衬底的界面从来都不是完美的。在适度的拉伸应变下，随着应变局部化(如颈缩)在薄膜中发生，脱粘可能会开始并传播。薄膜脱落的部分变得独立，因此容易破裂。因此，聚合物基板上金属薄膜的变形能力对其与基板的粘附性也很敏感。这在最近的一项实验。为了进一步量化界面粘附的影响，我们进一步模拟了界面脱粘和膜颈的共同演变。我们发现膜颈主要是由界面滑动而不是界面打开来调节的。因此，高界面剪切强度是实现聚合物基板上金属薄膜更好延展性的关键。在本仿真中，采用内聚区元素对界面进行建模。内聚律采用简单的三角形形状。我们还使用了其他内聚定律(Xu-Needleman模型)，得到了类似的结果。本研究报告于以下论文:
界面粘附调节聚合物基底上金属薄膜的延展性，李腾，索志强，固体力学与工程学报，44,1696-1705(2007)。
腾
Nanshu等人在可伸缩电子器件上的工作
腾,
你好像没提到他的工作>陆他是索教授小组的博士生。
她正在研究可伸缩电子器件中刚性岛的尺寸效应。http://万博manbetx平台m.limpotrade.com/node/149#comment-1737）.有没有新的进展，未来的计划?
他们最近发表的一篇由Juil Yoon博士首次撰写的论文很有趣。
涂层对增加柔性基材上岛的临界尺寸的影响。http://万博manbetx平台m.limpotrade.com/node/1040
在可拉伸的基底上形成的刚性岛的分层
Nanshu最近在可拉伸基板上的刚性岛的分层研究可以在另一个帖子中找到在这里。有趣的是，她的帖子后面也有一些有益的讨论。
聚合物基材的粘度
腾,
在你的建模中没有考虑聚合物基底的粘度。
如果考虑到这一点，你希望看到什么样的差异?
亨利
由于粘弹性变形而失去约束
亲爱的亨利:
我们与黄锐和其他几位同事合作，研究了聚合物基材的粘弹性对脆性薄膜开裂的影响。
其主要作用是基材中随时间变化的变形逐渐减小了基材对薄膜中裂纹张开的约束。这是其中一篇论文，其中包含了对我们早期论文的回顾:
soz .， J. h . pr vost, J. Liang，含有机集成结构裂纹萌生与扩展动力学， .固体力学与物理学报,51[j]， 2003年第2期。
粘弹性很可能会对金属薄膜的颈部产生类似的影响，但我还没有看到对这种影响的分析。
速度的影响
比如说，如果我慢慢地关闭一个可弯曲的显示器，它的可拉伸性可能会增加;如果很快，拉伸性可能会降低。
柔性显示器的长期可变形性
亨利:
让我进一步阐述志刚的观点。我们的猜想是，随着时间的推移，基底对薄膜颈缩的约束由于基底的蠕变松弛而减小。当这种约束太弱时，更容易在薄膜中发生变形局部化(如颈缩)。因此，粘弹性衬底上的金属薄膜的可变形性可能随着时间的推移而降低。变形能力衰减的时间尺度当然与基材的粘度有关。
如上所述，可能发生的事情可能是另一种方式，而不是你所说的。但很可能是可变形性衰减的时间尺度太长，以至于当你缓慢或快速地关闭柔性显示器时，你不会感受到明显的变化。
腾
衬底约束效应
正如上面的一些评论所指出的，聚合物衬底的顺应性和粘弹性导致了一些有趣的薄膜力学，这对柔性电子产品的设计和可靠性具有重要意义。我参与并了解了近期这方面的一些研究，在此大胆总结如下。
(1)在张力作用下，粘接在聚合物基板上的弹塑性延展性薄膜(如金属)的颈缩受到约束。约束水平取决于衬底的弹性顺应性和界面粘附性，这是由李腾、索志刚和他们的合作者研究的。正如上面Zhigang提到的，至少就我所知，还没有人分析过衬底粘弹性对金属膜颈缩和破裂的影响。
(2)同样在张力作用下，有弹性的脆性薄膜(如Si或SiN)可能通过形成沟道裂纹(平行或随机泥裂纹，取决于应力状态)而断裂。基材约束对渠道开裂的影响已经得到了广泛的研究，包括弹性基材、弹塑性基材和粘/粘弹性基材。界面粘附对通道开裂的影响目前正在研究中，并将很快报告。
(3)薄膜(包括金属、聚合物、SiGe、DLC等)在压缩下发生屈曲。在硬/硬的基材上，会出现扣层分层的水泡。在柔软/柔顺的基材上，会发生起皱。研究了衬底顺应性对屈曲分层和起皱的影响。最近的一项研究并将两种屈曲现象统一起来，给出了屈曲模态选择的准则。还分析了粘/粘弹性基材对起皱的影响。我不知道有任何关于粘性或粘弹性基底的屈曲分层的研究。
(4)在循环载荷下(如疲劳试验、热循环)，在弹塑性基材上，棘轮在拉伸下引起开裂，在压缩下引起起皱。一些简单的模型已经提出了RISC(棘轮诱导的稳定裂纹)和RIW(棘轮诱导的起皱)。
如果有兴趣，我将在单独的帖子中提供上述研究的参考资料。
RH
谢谢你的总结
你好瑞。
谢谢你的总结。
现在我对聚合物的粘弹性很感兴趣。你能把上面提到的推荐信给我吗?
谢谢你！
Juil
粘弹性效应的参考文献
朱丽:谢谢你的关心。这是我的单子。
对于受拉脆性断裂:
在压缩下起皱:
RH
年轻的黄小组研究可伸缩电子设备
黄杨于2004年开始与罗杰斯的团队合作，研究光刻的力学问题，并一直持续到今天。他们主要在以下两个方面进行互动:
(1)与光刻相关的力学问题，包括软光刻中的邮票塌陷，图案软材料上的转移印刷。他们发现在许多微/纳米制造应用中，比如由软材料制成的微流体通道，一个控制不必要的压痕崩溃的缩放定律。转移打印技术为生成微结构混合材料系统和器件阵列提供了强大的能力，在光电子学、光子学、非平面制造和生物技术等领域具有广泛的应用。他们的出版物有:
一)黄YGY，周文霞，夏建军，等。软光刻中邮票塌陷， 21 (17): 8058-8068 aug 16 2005;
b)夏朝KJ,黄Y， Menard E等。软光刻的邮票因界面粘连而塌陷，应用物理快报86(15):第2期。第154106号公告2005年4月11日;
c)周女士,黄Y， Menard E等。软光刻压印塌陷机理，应用物理学报87(25):第2页。251925号，2005年12月19日；
d)Meitl MA，朱志涛，Kumar V，等。通过动态控制弹性印花的附着力来转移印花，自然材料5 (1):33-38 jan 2006。
薛峰博士和周卫星先生参与其中。
(2)可伸缩电子器件的力学分析。他们从2005年夏天开始这个项目。Teng介绍，实现脆性材料(如Si和GaAs)的可拉伸性的基本思路是通过放松柔性衬底(通常是PDMS)的预拉伸来弯曲脆性薄膜，从而导致薄膜的周期性波浪形结构。通过改变波长和振幅，波浪形薄膜可以适应较大的拉伸和压缩应变，从而避免薄膜断裂，实现可拉伸性。最近介绍了一种新的图像化PDMS衬底，以产生可控的薄膜屈曲。这种可控屈曲可以极大地提高断裂应变仅为1%的砷化镓的拉伸性能，拉伸性能可达70%。这里的主要力学问题是如何将应变(预应变和施加应变)与屈曲轮廓(波长和振幅)联系起来，以及如何优化PDMS的形状以提高拉伸性。邓已经指出了这些出版物。我在这个项目开始的时候就参与进来了。在我离开UIUC加入ASU之后，另外两名学生可能会在这个项目上工作。
谢谢你的总结
Hanqing,
谢谢你对黄小生在这个领域的研究做了很好的总结。
腾
韩青，链接你
Hanqing:
您提供的链接只能从亚利桑那州立大学访问。
还要扩展Stoney公式
今年1月，我在清华听了黄老师的讲座。他总结了他在推广斯通尼公式方面的工作。非常有趣的是，在没有均匀薄膜的情况下，Stoney公式也是成立的。
1）薄膜/衬底系统具有任意薄膜厚度和不匹配的应变分布。第一部分:从非局部曲率信息获取薄膜应力的分析国际固体与结构杂志,第44卷，第6期,3月15日,1745 - 1754页
2）薄膜/衬底系统具有任意薄膜厚度和不匹配的应变分布。第二部分:非局部应力/曲率关系的实验验证国际固体与结构杂志,第44卷，第6期,3月15日,1755 - 1767页
军事反恐应用?
柔性电子产品在军事和反恐方面有什么应用吗?
来吧，给点提示。
柔性电子器件的更多可能应用
一种可能的应用是为战场上的士兵使用的大面积可折叠天线。另一个被越来越广泛使用的应用是灵活的射频识别(rfid)。rfid可用于多种用途，如产品跟踪、患者身份识别、电子护照等。在2006年世界杯上，所有370万张门票都贴上了射频识别标签。
腾
毛细力
毛细管力如何控制金属薄膜和聚合物基板之间的粘附?
亨利，我不太确定
亨利,
不太清楚你在问什么。你说的是固体薄膜和粘性衬底之间的界面上的毛细力吗?对于塑料衬底上的金属膜，这种毛细力对附着力的影响可以忽略不计。
腾
灵活的电子产品
在我看来，考虑到石墨烯的相容性，我们应该把它作为柔性电子产品的合理候选材料。
把它扔到桌子上。
将碳纳米管用于柔性电子器件
亲爱的杆,
谢谢你提起这件事。实际上，人们一直在努力使用碳纳米管垫导电透明涂料,透明薄膜晶体管等。我不知道有任何工作使用石墨烯作为柔性电子器件的候选材料，如果有人可以指出一些，我会很高兴。
腾
石墨烯柔性电子器件
嗨，李医生，
的确，石墨烯可以制成透明/柔性导电涂层和tft。很快就会有一篇论文报道在PET衬底上制造单层石墨烯器件。参考资料准备好后我会更新。
石墨烯基电极的问题在于它具有特殊的非金属态密度，而石墨烯晶体管的问题在于它不能完全关闭。人们已经基本上通过带隙工程解决了后一个问题(见陈志宏)et al。,http://lanl.arxiv.org/abs/cond-mat/0701599和韩先生et al。,http://lanl.arxiv.org/abs/cond-mat/0702511)，可能很快就会有其他解决方案出现。
对于碳纳米管垫透明电极，我所知道的最好的结果是透明度为87%，160欧姆/平方，由张代华et al。,Nano。1880年第6期(2006)，与ITO相比(10欧姆。透明度>80%或>100欧姆/平方米，透明度90%)。它越来越近了。
剑
石墨烯膜?
石墨烯片稳定、柔韧性强、导电性好(http://万博manbetx平台m.limpotrade.com/node/998）.
也许它可以更好地替代聚合物衬底上的金属膜。
软性电子产品的密封涂层
腾:
谢谢你的总结。
如你所知，薄膜有机/无机复合屏障层已被报道达到一定的水蒸气渗透率。
我们最近的论文计算由有机层和无机层组成的涂层中各种通道裂缝构型的临界应变。结果表明，当有机层厚度适中时，涂层能承受最大的应变。
邓，你对柔性电子产品的渗透问题还有其他的看法吗?
提前谢谢你。
康奈尔大学的柔性电子学课程
MSE 542柔性电子@康奈尔
这里有完整的课堂讲稿和讲义在这里。
机制在哪里?
好笔记。但我没有看到任何关于力学问题的报道。当你谈论任何“灵活”而不提及机制时，这似乎很奇怪。
RH
力学是开发新技术的奢侈品
工程师可以在不懂力学的情况下开发新技术。力学是开发新技术的奢侈品。
力学与新技术
热力学从蒸汽机得到的好处要大于蒸汽机从热力学得到的好处。
我很久以前看到过这样的声明，但不记得是谁说的。我想科学和技术总是会有这种不稳定的关系。
虽然蒸汽机的早期发展确实在创建热力学方面发挥了重要作用，但我们仍然很高兴热力学的创建，并发现它的应用与蒸汽机相距甚远。
另一种描述方式。假设蒸汽机没有导致热力学，很难想象在蒸汽机的发展过程中吸取的经验教训将如何解释DNA的波动。蒸汽机可能只是另一项发明，功能强大且很重要，但到目前为止相当乏味。
柔性电子器件确实带来了尚未被很好理解的力学问题。虽然一项技术很少能带来像热力学一样深刻和有趣的主题，但我们不妨享受做我们擅长的事情，并努力寻求有助于推动技术发展的洞察力。我们甚至可以希望，我们学到的东西可能会超越直接的应用。除非我们尝试，否则永远不会知道。
多晶硅薄膜的疲劳失效机理
虽然硅体不受疲劳破坏的影响，但微米级硅薄膜却很容易受到影响。Ritchie等人的研究表明，这种硅薄膜的疲劳是由于薄膜上氧化层的亚临界开裂。高应力诱导释放后的氧化物在应力浓度下增厚，如缺口，随后经历水分辅助开裂。可查阅相关刊物在这里。
这些多晶硅薄膜是独立的，在10^6+循环后失效。ITO薄膜凯恩斯和克劳福德的论文与聚合物衬底结合，在<10^5个循环内失效。所提出的硅薄膜的疲劳机制可能无法在聚合物上找到与之对应的ITO薄膜，但这里包括供参考和任何可能的讨论。
替代制造技术
我想指出一种制造柔性电极的替代方法，如下文中所述:
R. Delille, M. Urdaneta, K. Hsieh和E. Smela，“基于聚氨酯基体中铂盐还原的柔性电极，”智能材料和结构，第16卷，第272-279页，2007。
连接:http://www.iop.org/EJ/abstract/0964-1726/16/2/S11/
作者演示了通过将铂盐混合到可紫外光固化的聚合物中来制造柔性电极。由于盐是透明的而金属是不透明的，所以聚合物/盐混合物可以进行光制模。最后，通过将结构浸入硼氢化钠来化学还原盐。结果，在聚合物衬底的表面上形成导电铂膜。复合材料的杨氏模量为10 MPa，而电导率的最大值接近1 S/cm。据报道菌株高达30%。
制造方法还没有接近成熟，当然需要大量额外的工作才能达到可用于柔性宏观电子的阶段。然而，事实证明，电引线可以光模式是有益的，因为它绕过了传统的沉积和模式的方式，并且可以在不使用昂贵的洁净室设施的情况下进行。
弹性可拉伸电子学
我想分享这篇我刚刚读到的关于在电测衬底上制造集成电路的论文。这种电路可以可逆地伸展和放松，就像人类的皮肤一样。
本文演示了非晶硅薄膜晶体管弹性可拉伸有源矩阵背板所需的所有元件。研究还表明，在弹性衬底上制作的分立晶体管可以通过弹性可拉伸金属化互连而集成到电路中。
st phanie P. Lacour和Sigurd Wagner，“在弹性可拉伸电子器件上集成薄膜晶体管电路”， http://ieeexplore.ieee.org/iel5/10701/33791/01609278.pdf
柔性基板上的薄膜电子学
我看到了一篇文章，可能会引起“力学”社区的兴趣。万博manbetx平台本文综述了目前柔性衬底上薄膜电子学的力学知识。
本文主要研究了非晶硅薄膜晶体管和太阳能电池在外加拉伸应变作用下的力学响应。在压缩应变下，它们的响应没有明显的差异。当压缩应变达到2%时，a- si:H TFT不会发生机械破坏，但当拉伸应变达到0.3%时，裂纹就开始形成。在0.3%至0.5%的拉伸应变之间，TFT失效，但当应变消除时，电气功能恢复。当拉伸应变超过0.5%时，裂纹变为永久性裂纹并发生机械失效。对于非晶硅锗太阳能电池，拉伸应变高达0.7%和压缩应变高达1.7%时，电性能没有变化。当拉伸应变大于0.7%时，电气性能下降。令人惊讶的是，即使在2%的拉伸应变下，太阳能电池的效率仍保持在原始值的50%。
作者还指出，在整个制造过程中，应尽量减少由于器件结构中的不匹配应变引起的柔性器件曲率半径的变化。失配应变是由于金属薄膜与衬底之间的热失配应变以及金属薄膜的内置应变引起的。减少不期望的弯曲的可能解决方案是:(i)通过内置应变补偿CTE不匹配，(ii)通过在制造期间将柔性基板连接到刚性载体上，以及(iii)通过将连续层绘制成岛屿来减轻全局不匹配应变。
郑志刚，程一春，苏志刚，“柔性基板上薄膜晶体管和太阳能电池的力学研究”，《太阳能》，2006，第80卷，第687-693页。
连接:http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0038092X05003683
透明薄膜的性能评价
一种评价薄板力学性能的方法用于柔性显示器的透明薄膜，索尼娅·格雷戈，杰伊·刘易斯，埃里克·维克，多洛塔·坦普尔，固体薄膜，卷515，第11期，2007年4月9日，页4745-4752
关于讨论主题一，我想指出这篇论文。本文对研究柔性衬底有机发光二极管技术的学者有一定的参考价值。oled的操作条件非常严格，对水分渗透特别敏感。因此，必须开发有效的透明屏障层，以保护oled免受外界湿气和污染物的影响。然而，这些屏障层可能会破裂，并允许水分渗透到设备中，从而使其无用。本文的作者提出了一种利用传统的干蚀刻工艺作为突出裂缝的基础，对这些势垒层的性能进行快速光学评价的技术。该技术在单层阻挡层和多层有机/无机结构中都得到了证明。
薄膜力学
我非常同意力学对于我们理解新技术是非常强大和必要的。然而，我们必须承认，我们不能简单地用现有的力学知识来解决新技术中的新问题。换句话说，新的研究领域的新挑战可以帮助我们从另一个角度/方法来理解力学。
我想指出一篇关于薄膜力学的论文:
Chasiotis,我。薄膜和微器件力学，器件与材料可靠性，电子工程学报，第5卷，第2期，2004年6月
在Chasiotis的论文中，他介绍了一种集成的AFM/DIC(原子力显微镜/数字图像相关)技术，可以直接和全场测量微米尺寸样品的杨氏模量、泊松比和断裂韧性。通过这种技术，他指出薄膜的机械可靠性取决于制造参数(沉积，DRIE，牺牲蚀刻)和器件几何形状(尺寸，应力集中，表面条件)。
我认为这篇论文有助于学生对薄膜的力学有一个大致的认识。
AFM/DIC的局限性与新技术
谢谢雷指出这一点。在柔性电子领域，测量新材料或新结构的机械性能是一个非常热门的话题。这些信息可以用来指导设计和材料的选择。数字图像相关是完成这项工作的有力工具。而传统的DIC是采用极高信噪比的光学数码相机设计的，可以在数字图像中提供几乎没有噪声和稳定的背景强度。当以原子力显微镜为成像系统将DIC扩展到微米级或超尺度测量时，它面临着一些新的挑战。在成像过程中，AFM尖端距离样品表面仅约10 Å，因此尖端和表面之间可以发生接触。这会在加载前后的图像中产生随机噪声;它还会在薄膜表面产生作用力，导致机械性能测量的不准确。与AFM中使用的压电材料相关的漂移也会导致随机噪声的产生和图像失真，这在测量中是不可接受的。 To cope with this problem, a hybrid method is proposed to achieve the goal. The method uses regularly oriented nano-scale structures that are fabricated on the surface of the specimen. After obtaining the SEM pictures of patterns on the region of interest before and after loading (deformation), the conventional low-pass filter combined with a de-blur filter (Wiener Filter) are applied to eliminate the noise during SEM imaging effectively. The fundamental concepts of pattern recognition and correlation are subsequently employed to determine the deformation field that will eventually convert to the mechanical properties measurement. A这里有关于N-PRCT的链接描述这种技术的基本思想。
金属薄膜在聚合物基板上的扭曲图案
本课程主要讲授金属薄膜在聚合物基板上的固有表面屈曲模式。在论文中，结构聚合物衬底上金属薄膜的扭曲，研究了薄膜因退火而产生的扭曲图案。考虑了波纹结构的扭曲波与本征屈曲波之间的相互作用，给出了波纹几何形状、退火温度、材料性能对扭曲模式的影响。研究结果对多层薄膜加工中表面起皱的控制具有一定的指导意义。
由于建模用预先给定的聚合物基板模量计算模式，并且发现模式与该参数密切相关，因此在计算聚合物模量时使用什么模量值是高度依赖于温度的，特别是在高温下，这将发生在退火过程中。在高温下，模量会随时间的变化而发生剧烈的变化，图案会随时间的变化而发生演化。为了改进，需要更严格的建模，而不是单纯的弹性建模。