【科研摘要】

与可塑性金属和有机材料中观察到的大塑性变形相比,无机半导体由于其固有的键合特性而具有有限的可塑性( <0.2%),从而限制了其在可拉伸电子产品中的广泛应用。最近,蔚山国立科学技术学院Ju‐Young Kim,Moon Kee Choi 和Jae Sung Son教授团队报道了韧性α-Ag2S薄膜的固溶处理合成以及全无机,自供电和可拉伸存储设备的制造。分子Ag2S复杂溶液是通过化学还原Ag2S粉末,制造晶圆级高度结晶的Ag2S薄膜而合成的。薄膜由于其固有的延展性而显示出可拉伸性,从而在14.9%的拉伸应变下保持了结构完整性。

打开网易新闻 查看更多图片

此外, 基于Ag 2 S的电阻式随机存取存储器具有出色的双极开关特性(离子/Ioff比约为10 5 ,操 作耐力 100个循环,保持时间大于10 6 s)以及出色的机械拉伸性(性能不会降低)达到52%的可拉伸性)。同时,该器件在多种化学环境和 − 196至300°C的温度下具有极高的耐用性,尤其是在85%的相对湿度和85°C的温度下保持168小时的性能。 演示了将自供电存储器与运动传感器结合使用,以用作可穿戴式医疗保健监视系统,为设计可在现实环境中日常生活中使用的高性能可穿戴电子设备提供了潜力。 相关论文以题为 Solution‐Processed Stretchable Ag 2 S Semiconductor Thin Films for Wearable Self‐Powered Nonvolatile Memory 发表在《 A dvanced Materials 》上。

【主图导读】

图1 Ag 2 S薄膜的固溶处理制造。 a)通过溶液法制造Ag2S薄膜的示意图。b)在4英寸晶圆上制造的Ag 2 S薄膜的照片。c)合成和纯化的Ag 2 S溶液的紫外可见吸收光谱。d)SEM图像。e)Ag 2 S薄膜的XRD图谱。垂直线表示块状Ag2S晶体(JCPDS 00-014-0072)的XRD图案。

打开网易新闻 查看更多图片

图2 Ag 2 S薄膜的机械性能。 a)硬度与通过纳米压痕测量的压痕深度的关系。b)拉伸测试的示意图和初始状态下Ag 2 S薄膜的典型可见光显微镜图像(对红色正方形进行了可拉伸性分析)。c)拉伸后的Ag 2 S薄膜的可见光显微镜图像,拉伸应变为14.1%。

图3 基于 Ag 2 S的RRAM的电阻切换特性。 a)Al/Ag 2 S/Ag存储单元的I–V特性。b)LRS处的Al/Ag 2 S/Ag记忆细胞的C-AFM图像。c)Al/Ag 2 S/Ag存储单元的保留时间和d)耐久周期。e)在4英寸晶圆上制造的基于Ag 2 S的RRAM的照片。f)Ag 2 S层的SEM图像。g)中标记的2、4、6和8。h)在85°C/85%相对湿度下的加速应力测试。i)基于Ag 2 S的RRAM的热稳定性和j)化学稳定性。

图4 基于 Ag 2 S薄膜的可拉伸RRAM。 a)基于Ag 2 S的可拉伸RRAM的离子聚焦(FIB)横截面示意图。b)显示皱纹(0%应变)和完全拉伸状态(52%应变)下的可拉伸RRAM的照片。c)在可拉伸RRAM处形成皱纹的3D FEA模拟结果。d)Ag 2 S薄膜的曲率半径取决于基材的释放预应变。e)对可拉伸RRAM的起皱和拉伸表面进行3D表面扫描(1.28 mm×1.28 mm)。f–h)在弯曲半径为1.9 mm(f)的1000个弯曲循环中的离子和Ioff分布,从0%到52%(g)的拉伸应变,在30%(h)的 拉伸应变中的 1000个拉伸循环 。

打开网易新闻 查看更多图片

图5 可穿戴式,自供电的基于 Ag2S薄膜的RRAM,用于医疗监护系统。 a)显示基于Ag 2 S的柔性/可拉伸RRAM系统的示意图和照片。b)示意图,显示面板的相应设备组成。c)来自摩擦电传感器的开路电压,以及d)在三种不同的测量条件(行走,震颤和跌落)下电容器中的充电电压。e)照片显示具有4×4像素的自供电Ag 2 S RRAM系统单元矩阵。f)示意图,显示了细胞基质的相应器件组成。g)沿字母“ N”的路径施加机械压力后的相关电流映射。h)字母“ N”的施加机械压力路 径的图示。

参考文献 : doi.org/10.1002/adma.202100066

版权声明:「 高分子材料科学 」是由专业博士(后)创办的公众号,旨在分享学习交流高分子聚合物材料学等领域的研究进展。上述仅代表作者个人观点。如有侵权或引文不当请联系作者修正。商业转载或投稿请后台联系编辑。感谢各位关注!