為了滿(mǎn)足快速發(fā)展的便攜式消費(fèi)電子、機(jī)器人技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)等新領(lǐng)域?qū)Ω咝阅苋嵝?a target='_blank' class='arckwlink_none'>電子的需求，近年來(lái)出現(xiàn)了基于納米結(jié)構(gòu)、分子電子學(xué)和量子電子學(xué)等新技術(shù)。對(duì)于厚度小于50μm的硅芯片的重要性尤其令人感興趣，因?yàn)檫@將推進(jìn)3D IC技術(shù)，并為高性能柔性電子器件開(kāi)辟新的方向。這篇博士論文的重點(diǎn)是為下一代柔性電子產(chǎn)品開(kāi)發(fā)硅基超薄芯片（UTC）。UTCs一方面可以提供與最先進(jìn)的CMOS技術(shù)相當(dāng)?shù)奶幚硭俣龋硪环矫婵梢蕴峁?a href='http://m.xsypw.cn/v/tag/1472/' target='_blank' class='arckwlink_none'>機(jī)械靈活性，允許在柔性基板上平滑集成。這些發(fā)展形成了本文所述工作背后的動(dòng)機(jī)。隨著硅片厚度的減小，彎曲剛度減小。彎曲剛度定義為將非剛性結(jié)構(gòu)彎曲為單位曲率所需的力偶，因此柔性增加。本文提出的實(shí)現(xiàn)薄硅的新方法利用了現(xiàn)有的和完善的硅基礎(chǔ)設(shè)施、工藝和設(shè)計(jì)模塊。采用各向異性化學(xué)刻蝕方法，從已加工的大塊硅片上獲得厚度在15-30μm之間的薄片。本文還提出了采用兩步轉(zhuǎn)印法進(jìn)行薄晶片轉(zhuǎn)印、兩柔性層間分層或封裝封裝的方法，從晶片中取出電連接。作為前端處理的一部分，由電容器和晶體管組成的晶圓上實(shí)現(xiàn)的器件已經(jīng)過(guò)測(cè)試，以分析彎曲對(duì)電特性的影響。金屬氧化物半導(dǎo)體（MOS）電容器在彎曲過(guò)程中電容增加了約5%，在平帶和閾值電壓下也出現(xiàn)了類(lèi)似的位移。同樣，金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管（MOSFET）的溝道區(qū)載流子遷移率在拉伸彎曲時(shí)增加了9%，在壓縮彎曲時(shí)減少了約5%。建立的分析模型捕捉了帶狀帶對(duì)器件性能的影響，與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合很好。為了將這些器件用作觸覺(jué)傳感器，研究了兩種壓電材料，并將其用于MOSFET的擴(kuò)展柵結(jié)構(gòu)。首先，制備了聚偏氟乙烯-三氟乙烯-P（VDF-TrFE）和鈦酸鋇（BT）的納米復(fù)合材料。復(fù)合材料由于組分的壓電系數(shù)和熱電系數(shù)相反，當(dāng)ii力和溫度同時(shí)變化時(shí)，復(fù)合材料能夠抑制對(duì)溫度的敏感性，在擴(kuò)展柵極結(jié)構(gòu)中測(cè)得對(duì)力的敏感性為630mv/N，而當(dāng)其變化時(shí)，對(duì)溫度的敏感性為6.57mv/oC在施力過(guò)程中。對(duì)濺射壓電氮化鋁（AlN）的工藝進(jìn)行了優(yōu)化。AlN不需要極化來(lái)顯示壓電性，因此為POSFET（其中壓電材料直接沉積在MOSFET的柵極區(qū)域）等器件中使用的壓電層提供了一個(gè)有吸引力的替代方案。優(yōu)化后的工藝使AlN具有高度定向的柱狀結(jié)構(gòu)和壓電系數(shù)當(dāng)以擴(kuò)展柵極結(jié)構(gòu)連接時(shí)，靈敏度（單位力漏電流的標(biāo)準(zhǔn)化變化）為2.65n-1。