概述:柔性電子材料及其應(yīng)用

        柔性電子是將無(wú)機(jī)/有機(jī)器件附著于柔性基底上，形成電路的技術(shù)。相對(duì)于傳統(tǒng)硅電子,柔性電子是指可以彎曲、折疊、扭曲、拉伸、甚至變形成任意形狀但仍保持高效光電性能、可靠性和集成度的薄膜電子器件。

        柔性電子涵蓋有機(jī)電子、塑料電子、生物電子、納米電子、印刷電子等,包括:RFID、柔性顯示、有機(jī)電致發(fā)光(OLED)顯示與照明、化學(xué)與生物傳感器、柔性光伏、柔性邏輯與存儲(chǔ)、柔性電池、可穿戴設(shè)備等多種應(yīng)用。

柔性電子材料“動(dòng)態(tài)”測(cè)試

        柔性電子材料在使用過(guò)程中會(huì)被反復(fù)彎折扭曲，在此過(guò)程中材料表面和內(nèi)部的應(yīng)力狀態(tài)和微觀(guān)結(jié)構(gòu)都會(huì)逐漸發(fā)生變化,進(jìn)而影響材料的電學(xué)性能和壽命。用多次反復(fù)彎折扭曲等方法來(lái)測(cè)試柔性材料的耐疲勞性,穩(wěn)定性和壽命衰減特性已經(jīng)逐漸成為柔性電子器件不可缺少的表征手段。

柔性電子材料“動(dòng)態(tài)”測(cè)試難點(diǎn)

        為了保證柔性電子的正常使用,柔性材料應(yīng)用在電路中時(shí)必須要對(duì)柔性材料的電學(xué)特性做一個(gè)詳細(xì)的了解。因?yàn)槿嵝圆牧显谛巫兒笏淖杩箷?huì)發(fā)生變化,并且形變程度不同,阻抗的變化也不同。需要進(jìn)行l(wèi)-V特性測(cè)試,并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)V-t、l-t以及R-t的變化曲線(xiàn),且在測(cè)試時(shí)尤其要注意柔性材料折疊裝置與I-V測(cè)試設(shè)備間的同步問(wèn)題。傳統(tǒng)測(cè)試柔性電子材料的電學(xué)特性都是人工測(cè)量,需要一臺(tái)電壓源,電流表,再手動(dòng)算出電阻值的變化。而電源或者萬(wàn)用表只能當(dāng)作源或者表來(lái)使用,相互搭配完成l-V測(cè)量,不能滿(mǎn)足一機(jī)多用的測(cè)試場(chǎng)景,而且對(duì)于測(cè)量精度要求較高及與折疊裝置同步要求精度高的場(chǎng)景無(wú)法保證。

普賽斯柔性測(cè)試系統(tǒng):打造標(biāo)準(zhǔn)化、高效率的“動(dòng)態(tài)”測(cè)試解決方案

        普賽斯儀表攜手業(yè)內(nèi)知名廠(chǎng)商共同打造的柔性電子材料測(cè)試系統(tǒng),通過(guò)組合不同動(dòng)作的測(cè)試夾具,可以模擬扭、轉(zhuǎn)、彎、折、卷等5種基本測(cè)試動(dòng)作,11個(gè)基礎(chǔ)模擬測(cè)試動(dòng)作,實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用,讓柔性測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)化。不僅可以測(cè)試柔性材料的折、彎、扭、拉、卷等五種基本動(dòng)作,而且可以進(jìn)行柔性材料的I-V特性測(cè)試,是目前研究柔性材料的重要測(cè)試系統(tǒng),能夠大幅提升開(kāi)發(fā)驗(yàn)證效率和降低測(cè)試成本。

圖：柔性測(cè)試系統(tǒng)夾具

        普賽斯深耕半導(dǎo)體I-V測(cè)試領(lǐng)域,一直致力于自主研發(fā)國(guó)產(chǎn)源表產(chǎn)品,并率先推出S系列高精度數(shù)字源表,集電壓、電流的輸入輸出及測(cè)量等功能于一體，同時(shí)還可以作為電子負(fù)載來(lái)吸收能量。最大電壓300v,最小電流100pA,輸出精度達(dá)到0.1%,最大功率為30W,實(shí)現(xiàn)快速、精準(zhǔn)的測(cè)量材料的電參數(shù),廣泛應(yīng)用于印刷電極、導(dǎo)電高分子、石墨烯、傳感器、柔性太陽(yáng)能電池、OLED以及電子皮膚等柔性電子材料的l-V特性測(cè)試場(chǎng)景。

柔性電子材料“靜態(tài)”測(cè)試

        柔性電子器件是以柔性電子材料為基礎(chǔ),結(jié)合微納米加工與集成技術(shù),制造可實(shí)現(xiàn)邏輯放大、濾波、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、傳感等功能的新一代柔性電子元器件。柔性半導(dǎo)體器件可分為無(wú)機(jī)半導(dǎo)體器件、碳基半導(dǎo)體器件以及柔性有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管(OFET)三大類(lèi),其中有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管因具有以下幾個(gè)突出特點(diǎn)而受到研究人員的極大重視:材料來(lái)源廣、可與柔性襯底兼容、低溫加工、適合大批量生產(chǎn)和低成本等,可用于記憶組件、傳感器、有機(jī)激光、超導(dǎo)材料制備等。

        有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管(OFET)是通過(guò)電場(chǎng)來(lái)調(diào)控有機(jī)半導(dǎo)體層導(dǎo)電性的有源器件,由三個(gè)電極即源極(source)、漏極(drain)、柵極(gate)、有機(jī)半導(dǎo)體層和柵絕緣層組成,典型結(jié)構(gòu)為頂接觸類(lèi)和底接觸類(lèi),當(dāng)然還有非典型結(jié)構(gòu)如雙有源層類(lèi)或雙絕緣層類(lèi)等。對(duì)有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管（OFET)的測(cè)試主要包括l-V測(cè)試和C-V測(cè)試。

圖：有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管(OFET)結(jié)構(gòu)

圖：有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管(OFET)I-V曲線(xiàn)

I-V測(cè)試

        I-V測(cè)試是用來(lái)提取器件的關(guān)鍵參數(shù),研究制造工藝的效應(yīng),確定觸點(diǎn)的質(zhì)量的主要方法之一。包括輸入/輸出特性測(cè)試、閾值電壓測(cè)試、擊穿測(cè)試以及漏電流測(cè)試等。

        普賽斯S或P系列高精度數(shù)字源表,集電壓、電流的輸入輸出及測(cè)量等功能于一體,同時(shí)還可以作為電子負(fù)載來(lái)吸收能量。最大電壓300v,最小電流10pA,輸出精度達(dá)到0.1%,最大功率為30W,實(shí)現(xiàn)快速、精準(zhǔn)的測(cè)量材料的電參數(shù),廣泛應(yīng)用于印刷電極、導(dǎo)電高分子、石墨烯、傳感器、柔性太陽(yáng)能電池、OLED以及電子皮膚等柔性電子材料的I-V特性測(cè)試場(chǎng)景。

輸入/輸出特性測(cè)試

        OFET是用柵電壓控制源漏電流的器件,在某一固定漏源電壓下,可測(cè)得一條IDs~VGs關(guān)系曲線(xiàn),對(duì)應(yīng)一組階梯漏源電壓可測(cè)得━簇直流輸入特性曲線(xiàn)。OFET在某一固定的柵源電壓下所得IDs~VDs關(guān)系即為直流輸出特性,對(duì)應(yīng)一組階梯柵源電壓可測(cè)得一簇輸出特性曲線(xiàn)。

閾值電壓VGs(th)

        VGs(th)是指柵源電壓能使漏極開(kāi)始有電流的VGs值;

漏電流測(cè)試

        lGss(柵源漏電流)是指在特定的柵源電壓情況下流過(guò)柵極的漏電流;lDss(零柵壓漏極電流)是指在當(dāng)VGs=0時(shí),在指定的Vos下的DS之間漏電流;

耐壓測(cè)試

        VDss(漏源擊穿電壓):是指在VGs=0的條件下,增加漏源電壓過(guò)程中使lo開(kāi)始劇增時(shí)的Vos值。

C-V測(cè)試

        C-V測(cè)量常用于監(jiān)控OFET的制造工藝,通過(guò)測(cè)量OFET電容高頻和低頻時(shí)的C-V曲線(xiàn),可以得到柵氧化層厚度tox、氧化層電荷和界面態(tài)密度Dit、平帶電壓Vfb、硅襯底中的摻雜濃度等參數(shù)。一般包括Ciss(輸入電容)、Coss(輸出電容)以及Crss(反向傳輸電容)的測(cè)試。常用測(cè)試方法是在VGE=0的條件下,在集電極與發(fā)射級(jí)間施加直流偏壓,同時(shí)利用一個(gè)交流信號(hào)(頻率一般在10KHz到1MHz之間)進(jìn)行測(cè)量。

柔性薄膜材料電阻率測(cè)試

        薄膜是一種二維材料，它在厚度方向上的尺寸很小,往往為納米至微米量級(jí),電子半導(dǎo)體功能器件和光學(xué)鍍膜是薄膜技術(shù)的主要應(yīng)用。薄膜材料可以分為非電子薄膜材料和電子薄膜材料，電子薄膜材料又可分為半導(dǎo)體薄膜、介質(zhì)薄膜、電阻薄膜、光電薄膜等,表面電阻率是電子薄膜材料比較重要的電學(xué)參數(shù)。

        表面電阻率常用方法是四探針測(cè)試法。四探針測(cè)試法簡(jiǎn)單的來(lái)講是將四個(gè)探針等距放置樣品上,外側(cè)兩個(gè)探針提供電流,內(nèi)部?jī)蓚€(gè)探針測(cè)試電壓,然后通過(guò)測(cè)得的數(shù)據(jù)算出電阻率;用源表加探針臺(tái)即可手動(dòng)或編寫(xiě)軟件自動(dòng)完成測(cè)試。

        普賽斯S/P系列高精度數(shù)字源表集電壓、電流的輸入輸出及測(cè)量等功能于一體。最大電壓300V,最小電流10pA,輸出精度達(dá)到0.1%,搭配第三方探針臺(tái)，滿(mǎn)足不同電子薄膜材料電阻率測(cè)試需求,同時(shí)提供SPI編程指令集,方便編寫(xiě)軟件自動(dòng)測(cè)試。

        武漢普賽斯一直專(zhuān)注于半導(dǎo)體的電性能測(cè)試儀表開(kāi)發(fā),基于核心算法和系統(tǒng)集成等技術(shù)平臺(tái)優(yōu)勢(shì),率先自主研發(fā)了高精度數(shù)字源表、脈沖式源表、窄脈沖源表、集成插卡式源表等產(chǎn)品,廣泛應(yīng)用在半導(dǎo)體器件材料的分析測(cè)試領(lǐng)域。欲了解更多柔性材料及器件測(cè)試系統(tǒng)搭建方案及測(cè)試線(xiàn)路連接指南，歡迎來(lái)電咨詢(xún)18140663476！