Une équipe de chercheurs de Stanford a passé près de deux décennies à essayer de développer des circuits intégrés ressemblant à de la peau qui peuvent être étirés, pliés, pliés et tordus - en travaillant tout le temps - puis se réenclencher sans faute, à chaque fois. De tels circuits présagent un jour de produits portables et implantables, mais un obstacle a toujours fait obstacle.
L'équipe pense avoir une solution. Dans une nouvelle étude, le groupe décrit comment ils ont imprimé des circuits intégrés extensibles mais durables sur des matériaux caoutchouteux ressemblant à de la peau, en utilisant le même équipement conçu pour fabriquer des puces de silicium solides - une réalisation qui pourrait faciliter la transition vers la commercialisation en changeant de fonderie. qui fabriquent aujourd'hui des circuits rigides pour en produire des extensibles.
Le processus a permis aux chercheurs de presser plus de 40,000 XNUMX transistors dans un seul centimètre carré de circuit extensible, mais l'équipe pense que le double de ce nombre est à portée de main. Bien que cela soit encore loin des milliards de transistors qui peuvent être compressés dans la même zone sur des puces de silicium, il suffirait de créer des circuits simples pour des capteurs sur la peau, des réseaux à l'échelle du corps et de la bioélectronique implantable avec des applications encore à être imaginé.
"Notre méthode améliore l'élasticité-Transistor densité de plus de 100 fois ce que n'importe qui d'autre a réalisé jusqu'à présent. Et il le fait avec une excellente uniformité dans les transistors sans rien sacrifier aux performances électroniques ou mécaniques », a déclaré le chercheur.
Ancien procédé, nouvelle chimie
Un avantage majeur du processus de Stanford est qu'il peut être réalisé avec le même équipement que celui utilisé pour fabriquer des puces de silicium aujourd'hui. Le processus, connu sous le nom de photolithographie, utilise la lumière ultraviolette (UV) pour transférer un motif géométrique complexe et électriquement actif, un circuit-sur un substrat solide, couche par couche. Il s'agit d'un processus complexe de revêtement en plusieurs étapes, d'exposition à la lumière, de gravure chimique et de rinçage qui laisse derrière lui le circuit essentiel.
Cette méthode a fonctionné pendant des décennies dans le Semi-conducteurs mais, à ce jour, les produits chimiques utilisés pour dissoudre et laver les matériaux résistants à la lumière lavent également les polymères ressemblant à la peau qui sont à la base des circuits étirables. En développant de nouvelles photochimies qui fonctionnent sur ces matériaux extensibles, l'équipe de Bao apprend à des équipements de fabrication éprouvés à faire de nouvelles astuces. En fait, le procédé de Stanford supprime même certaines des étapes nécessaires à la fabrication du silicium. Tout cela donne un résultat remarquable.
Dense et durable
L'équipe a utilisé le nouveau procédé pour produire des circuits flexibles d'à peu près les mêmes électrique performances en tant que transistors utilisés pour les écrans d'ordinateur actuels - utiles pour des applications pratiques - puis testé leurs matériaux pour la durabilité et les performances. En étirant les circuits pour doubler leurs dimensions d'origine, à la fois parallèlement et perpendiculairement à la direction du circuit, les matériaux nouvellement imprimés n'ont montré aucune fissure, délaminage ou, plus important encore, le déclin de la fonction. Électriquement, les transistors sont restés stables, même après 1,000 XNUMX étirements répétés.
