概述:柔性電子材料及其應(yīng)用

        柔性電子是將無機/有機器件附著于柔性基底上，形成電路的技術(shù)。相對于傳統(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、柔性電池、可穿戴設(shè)備等多種應(yīng)用。

柔性電子材料“動態(tài)”測試

        柔性電子材料在使用過程中會被反復(fù)彎折扭曲，在此過程中材料表面和內(nèi)部的應(yīng)力狀態(tài)和微觀結(jié)構(gòu)都會逐漸發(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)彎折扭曲等方法來測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“動態(tài)”測試難點

        為了保證柔性電子的正常使用,柔性材料應(yīng)用在電路中時必須要對柔性材料的電學(xué)特性做一個詳細(xì)的了解。因為柔性材料在形變后他的阻抗會發(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特性測試,并實時監(jiān)測V-t、l-t以及R-t的變化曲線,且在測試時尤其要注意柔性材料折疊裝置與I-V測試設(shè)備間的同步問題。傳統(tǒng)測試柔性電子材料的電學(xué)特性都是人工測量,需要一臺電壓源,電流表,再手動算出電阻值的變化。而電源或者萬用表只能當(dāng)作源或者表來使用,相互搭配完成l-V測量,不能滿足一機多用的測試場景,而且對于測量精度要求較高及與折疊裝置同步要求精度高的場景無法保證。

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

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

圖：柔性測試系統(tǒng)夾具

        普賽斯深耕半導(dǎo)體I-V測試領(lǐng)域,一直致力于自主研發(fā)國產(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量等功能于一體，同時還可以作為電子負(fù)載來吸收能量。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,實現(xiàn)快速、精準(zhǔn)的測量材料的電參數(shù),廣泛應(yīng)用于印刷電極、導(dǎo)電高分子、石墨烯、傳感器、柔性太陽能電池、OLED以及電子皮膚等柔性電子材料的l-V特性測試場景。

柔性電子材料“靜態(tài)”測試

        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),制造可實現(xiàn)邏輯放大、濾波、數(shù)據(jù)存儲、傳感等功能的新一代柔性電子元器件。柔性半導(dǎo)體器件可分為無機半導(dǎo)體器件、碳基半導(dǎo)體器件以及柔性有機場效應(yīng)晶體管(OFET)三大類,其中有機場效應(yīng)晶體管因具有以下幾個突出特點而受到研究人員的極大重視:材料來源廣、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、有機激光、超導(dǎo)材料制備等。

        有機場效應(yīng)晶體管(OFET)是通過電場來調(diào)控有機半導(dǎo)體層導(dǎo)電性的有源器件,由三個電極即源極(source)、漏極(drain)、柵極(gate)、有機半導(dǎo)體層和柵絕緣層組成,典型結(jié)構(gòu)為頂接觸類和底接觸類,當(dāng)然還有非典型結(jié)構(gòu)如雙有源層類或雙絕緣層類等。對有機場效應(yīng)晶體管（OFET)的測試主要包括l-V測試和C-V測試。

圖：有機場效應(yīng)晶體管(OFET)結(jié)構(gòu)

圖：有機場效應(yīng)晶體管(OFET)I-V曲線

I-V測試

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

        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量等功能于一體,同時還可以作為電子負(fù)載來吸收能量。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,實現(xiàn)快速、精準(zhǔn)的測量材料的電參數(shù),廣泛應(yīng)用于印刷電極、導(dǎo)電高分子、石墨烯、傳感器、柔性太陽能電池、OLED以及電子皮膚等柔性電子材料的I-V特性測試場景。

輸入/輸出特性測試

        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,可測得一條IDs~VGs關(guān)系曲線,對應(yīng)一組階梯漏源電壓可測得━簇直流輸入特性曲線。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,對應(yīng)一組階梯柵源電壓可測得一簇輸出特性曲線。

閾值電壓VGs(th)

        VGs(th)是指柵源電壓能使漏極開始有電流的VGs值;

漏電流測試

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

耐壓測試

        VDss(漏源擊穿電壓):是指在VGs=0的條件下,增加漏源電壓過程中使lo開始劇增時的Vos值。

C-V測試

        C-V測量常用于監(jiān)控OFET的制造工藝,通過測量OFET電容高頻和低頻時的C-V曲線,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)的測試。常用測試方法是在VGE=0的條件下,在集電極與發(fā)射級間施加直流偏壓,同時利用一個交流信號(頻率一般在10KHz到1MHz之間)進(jìn)行測量。

柔性薄膜材料電阻率測試

        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,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試法。四探針測試法簡單的來講是將四個探針等距放置樣品上,外側(cè)兩個探針提供電流,內(nèi)部兩個探針測試電壓,然后通過測得的數(shù)據(jù)算出電阻率;用源表加探針臺即可手動或編寫軟件自動完成測試。

        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，滿足不同電子薄膜材料電阻率測試需求,同時提供SPI編程指令集,方便編寫軟件自動測試。

        武漢普賽斯一直專注于半導(dǎo)體的電性能測試儀表開發(fā),基于核心算法和系統(tǒng)集成等技術(shù)平臺優(yōu)勢,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試領(lǐng)域。欲了解更多柔性材料及器件測試系統(tǒng)搭建方案及測試線路連接指南，歡迎來電咨詢18140663476！