CN113701929B - 一种基于SBCs-GaN micro-LED的柔性压力可视化传感器及其制备方法 - Google Patents

一种基于SBCs-GaN micro-LED的柔性压力可视化传感器及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于SBCs‑GaN micro‑LED的柔性压力可视化传感器及其制备方法,所述柔性压力可视化传感器,包括上层PDMS薄膜、AgNW/PDMS柔性电极、SBCs网络薄膜、GaN基Micro‑LED阵列,下层PDMS薄膜;本发明将基于苯乙烯系嵌段共聚物的压敏传感结构和氮化镓基高密度micro‑LED电致发光阵列进行集成获得柔性压力传感器。SBCs薄膜是由纳米纤维相互缠绕构成,能够形成致密的导电微结构。这种微结构表面与AgNW/PDMS薄膜之间存在较小的导电面积,在较小压力情况下能够引发导电面积的急剧增加,使得该传感器在灵敏度、传感精度和感测范围有较大提升。在压力信号可视化方面,由于这种结构引入了具备高空间分辨率的GaN基Micro‑LED电致发光阵列完成压力信号向光信号的转换,因此能够显著提升整体传感器的空间分辨率。

Description

一种基于SBCs-GaN micro-LED的柔性压力可视化传感器及其 制备方法
技术领域
本发明属于半导体器件领域,具体涉及一种基于SBCs-GaN micro-LED的柔性压力可视化传感器及其制备方法。
背景技术
电子皮肤(Electronic Skin)由于能够实现生物体与数字世界的友好交互界面,在健康监测、增强现实(AR)和人机接口等方面有巨大的应用潜力。通常,电子皮肤由大量的柔性压力传感器构成,在复杂的三维表面完成对于压力分布的检测,以获得相应信号用于后续智能感知系统的分析。但目前的柔性传感器在一些运用上逐渐表现出其局限性,包括目前的压力分布检测空间分辨率低,精度不高,感测范围小,响应滞后等,造成设备反馈性低、信号采集模糊和不完整、不精确等实际应用问题。同时,目前的柔性压力传感器直接输出电学信号,难以对于压力的实际分布进行直观展示。
柔性压敏传感器能够模拟人类皮肤将外部压力刺激转变为电信号,使生物体和数字世界形成友好的人机交互界面而受到了大量的关注。通常在如电子皮肤、机器触觉等实际应用中,需要构建包含多个柔性压力传感器的传感器阵列来实现在生物体复杂的三维表面的空间压力映射。随着材料科学的发展,满足上述特点的柔性压力传感器在此基础上应运而生。通常,用于空间压力分布映射的柔性压力传感器是通过传感器矩阵来进行对空间压力的映射。目前关于分布式柔性压力传感器的制备方法有以下几种:
1.首先准备一片薄的褶皱纸,放入管式炉中处理制备碳化后的褶皱导电薄膜。利用银浆通结合丝网印刷技术在印刷纸上制备叉指电极矩阵。将通过管式炉处理后的褶皱导电薄膜裁剪成叉指电极矩阵中单个像素的大小,并与电极逐次对应形成柔性压力传感器用于空间压力映射[1]。该传感器制备流程简单,成本低可同时采集多个信号。
2.在一片干净的玻璃片上贴上方形模具,将长150mm,款1.2mm,厚0.5mm的聚碳酸酯条有序的嵌入模具中。按1:1的比例混合Ecoflex的A和B部分配置Ecoflex预聚物,倒入填充制成的模具中。室温下固化后除去聚碳酸酯条,从而形成具有气隙通道的Ecoflex介电层。接着将PEDOT:PSS(聚3,4-乙烯二氧噻吩:聚苯乙烯磺酸)与双三氟甲烷磺酰亚胺锂盐混合配置电极油墨,利用丝网印刷在介电层两面形成相互交错的电极阵列,完成分布式柔性压力传感器的制备[2]。该传感器不仅能够映射空间压力分布,可拉伸的空隙介电层以及柔性电极还能保证其反应负压下的压力分布。
以上的几种方法虽然已经有了一定的研究基础,但在压力分布展示方面仍然不够直观。将压力转为发光信号的“视觉输出”直接成像法已被提出,能够直观地将压力信号转变为光学信号,直接进行压力分布情况的观测。这种引入电致发光阵列的柔性压力传感器具有极高的空间压力分辨率,目前的制备方法有以下几种:
1.首先,将硝酸镉,硫脲和谷胱甘肽的混合溶液添加到50mL的高压釜中,将ITO生长面朝下放入高压釜中。密封高压釜,使CdS(硫化镉)纳米棒在200℃下生长8h,然后冷却至室温。将获得的样品用去离子水冲洗几次,并干燥。在CdS纳米棒的顶部,旋涂一层PMMA,以填充纳米棒之间的间隙,并进行等离子体蚀刻以暴露纳米棒的头部。然后在其上旋涂一层有机材料(PEDOT:PSS)。通过溅射Au或ITO在有机层上制造顶部电极。该电致发光传感器具有极高的压力分布分辨率。
2.通过光刻制备ZnO生长模具,然后将带有图案化SU-8的模具置于含有氮化锌和六亚甲基四胺的营养液中,在烘箱中于进行纳米线生长。营养液的浓度将控制生长速度以及纳米线的长度和直径。同时,ZnO纳米线在暴露于溶液的GaN位置处生长,获得在GaN基板上均匀图案化的ZnO纳米线阵列。ZnO纳米线阵列生长后,通过电子束蒸发将Ni/Au沉积到GaN上,然后进行退火。随后,用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)渗入ZnO纳米棒之间的空间后,在纳米线阵列的顶部沉积透明的氧化铟锡(ITO)膜完成基于GaN和ZnO的电致发光柔性压力传感器的制备,具有极高的压力分布分辨率。
虽然传感器阵列化形成的传感器矩阵以及基于电容式的柔性压力传感器通过电极阵列化构成的分布式柔性压力传感器能够进行空间压力映射,并且具备较高的压力灵敏度和较大的压力感测范围等,但是,由于像素密度低以及像素之间的串扰,它们无法完全模拟空间压力分布。而且,用于数据采集的繁杂的导线将导致设备在复杂表面上出现不稳定的现象,从而阻碍了高分辨率压力映射。而与电致发光器件进行集成的压力传感器具有极高的空间压力分布分辨率,但是仅对动态压力变化做出响应,并且对压力的灵敏度极低,压力感测范围极小,无法在正常情况下探测到空间压力分布,也很难在任意表面上提供压力成像。
发明内容
针对目前柔性压力传感器针对空间压力分布分辨率低、精度不高,感测范围小和响应时间长的问题,本发明的目的在于提供一种基于SBCs-GaN micro-LED的柔性压力可视化传感器及其制备方法,本发明将基于苯乙烯系嵌段共聚物(Styreneic BlockCopolymers,SBCs)的压敏传感结构和氮化镓(GaN)基高密度micro-LED电致发光阵列进行集成获得柔性压力传感器。在灵敏度和传感精度方面,传感器结构中所制备的SBCs薄膜是由纳米纤维相互缠绕构成,能够形成致密的导电微结构。这种微结构表面与AgNW/PDMS薄膜之间存在较小的导电面积,在较小压力情况下能够引发导电面积的急剧增加,使得该传感器在灵敏度、传感精度和感测范围有较大提升。在压力信号可视化方面,由于这种结构引入了具备高空间分辨率的GaN基Micro-LED电致发光阵列完成压力信号向光信号的转换,因此能够显著提升整体传感器的空间分辨率。
为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
本发明一种基于SBCs-GaN micro-LED的柔性压力可视化传感器,所述柔性压力可视化传感器,从上至下依次包括上层PDMS薄膜、AgNW/PDMS柔性电极、SBCs网络薄膜、GaN基Micro-LED阵列,下层PDMS薄膜。
本发明通过将苯乙烯系嵌段共聚物(Styreneic Block Copolymers,SBCs)的压敏传感结构和氮化镓(GaN)基高密度micro-LED电致发光阵列进行集成构成的柔性压力传感器,能够实现同时具备高空间分辨率和高灵敏度的压力空间分布的可视化,其在高分辨率压力分布可视化、机器触觉、电子皮肤和增强现实等多领域的应用中具有很大的应用前景。
优选的方案,所述SBCs网络薄膜是由SBCs纳米纤维相互缠绕构成。
优选的方案,所述SBCs网络薄膜厚度为100~400μm,随机取向。
本发明一种基于SBCs-GaN micro-LED的柔性压力可视化传感器的制备方法,包括如下步骤:以SBCs、聚3,4-乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS)为原料,利用静电纺丝法制备获得SBCs网络薄膜,然后采用半固化工艺将SBCs网络薄膜与AgNW/PDMS柔性电极复合获得AgNW/PDMS柔性电极-SBCs结构,再与GaN基Micro-LED阵列结合即得。
优选的方案,所述SBCs网络薄膜的具体制备过程为:
将SBCs网络薄膜和聚3,4-乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS)按质量比4.9~5.1:1混合,得到预混合溶液,将预混合溶液与二氯乙烷混合,获得SBCs溶液,然后对SBCs溶液进行静电纺丝获得SBCs网络薄膜。
进一步的优选,将预混合溶液与二氯乙烷于45~55℃混合,获得SBCs溶液,所述SBCs溶液中,按质量比计,预混合溶液:二氯乙烷=4.5~5.5:1。
进一步的优选,所述静电纺丝的工艺参数为:电压11~13KV,给料速率4.9~5.1ml/h,收集距离10~20cm。
本发明中的所制备的SBCs网络薄膜是由纳米纤维相互缠绕构成,能够形成致密的导电微结构,是由纳米纤维相互缠绕而形成的致密的导电微结构,该结构具有较高的柔性并且能够与AgNW/PDMS电极之间形成较小的导电接触面积,导致较低的初始电流,能够提高传感器的灵敏度以及感知精度。
优选的方案,所述AgNW/PDMS柔性电极-SBCs结构的制备过程为:
将包含PDMS单体和交联剂的PDMS薄膜溶液旋涂在干净的硅片上,在90~100℃环境下放置30~60分钟得到PDMS薄膜,所述PDMS薄膜溶液中,PDMS单体和交联剂的重量比为8~12:1,按质量比为2.5~3.5:1的比例分别配取银纳米线(AgNW)以及PDMS的预聚物,混合获得AgNW-PDMS预聚物混合物,并离心搅拌6~10分钟,得到柔性电极预聚物,再将柔性电极预聚物旋涂在PDMS薄膜上,于室温下达到半固化状态后将SBCs网络薄膜置于半固化状态的AgNW/PDMS柔性电极,密封后在90~100℃的环境下加热30~60分钟,即得到AgNW/PDMS柔性电极-SBCs结构。
进一步的优选,所述交联剂为SYLGARD 184SILICONE ELASTOMER CURING AGENT。
优选的方案,所述GaN micro-LED阵列的制备过程为:在硅片基底上先依次生长缓冲层GaN,n型掺杂GaN层、GaN/InGaN量子阱、p型掺杂GaN层获得三五族化合物半导体为基础的LED外延层然后在p型掺杂GaN层通过蒸镀氧化铟锡(ITO),实现LED金属电极的制备,再利用光刻和反应离子刻蚀(Reactive Ion Etching)的方式完成LED像素单元的图案化和阵列制备。
进一步的优选,所述缓冲层GaN的厚度为100~500nm,n型掺杂GaN层的厚度为,1μm~3μm,其以硅为掺杂剂,掺杂浓度为1017~1021cm-3,GaN/InGaN量子阱的厚度为5nm~50nm,p型掺杂GaN层的厚度为10nm~300nm,掺杂剂为镁,掺杂浓度为1015~1020cm-3
进一步的优选,所述反应离子刻蚀的在氯气的环境下进行,刻蚀深度为800nm~1500nm。
优选的方案,AgNW/PDMS柔性电极-SBCs结构,再与GaN基Micro-LED阵列结合的过程为:将AgNW/PDMS柔性电极-SBCs结构与GaN基Micro-LED阵列接触,并在垂直方向施加0.1~10Mbar区间的压力,之后两者之前形成电器接触即得。
有益效果
相比于现有的制备用于空间压力映射的柔性压力传感器的方法,本发明特有的SBCs-GaNMicro-LED阵列结构将不仅会使传感器对外界压力具有较高的灵敏度,还由于该结构将压力信号直接转换为光学信号,能够实现压力分布实时可视化的光学图像。同时,由于基于GaN的Micro-LED阵列本身高像素密度(pixel per inch,ppi)的性质,所以该结构能够使得传感器具备超高空间压力分辨率。与现在技术相比,该传感器能够同时具备高灵敏度、高空间压力分布分辨率等性能,扩大了其应用前景,加深了其应用价值。除此之外,本发明利用GaN基micro-LED能够直接对于压力分布进行转换,形成光学图像,与其他技术相比,压力分布展示更直观,做到了压力分布情况的可视化。
附图说明
图1:SBCs结构示意图。
图2:放大后的基于GaN micro-LED阵列和SBCs的柔性压力传感器结构示意图。
图3:基于GaN micro-LED和SBCs的柔性压力传感器结构示意图。
具体实施方式
实施例1
第一步:将SBCs和聚3,4-乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS)按照质量比5:1进行充分混合,得到SBCs和PEDOT:PSS的预混合溶液。
第二步:将预混合溶液与二氯乙烷溶液按照质量比1:5的比例在50℃的温度下进行混合,得到用于加工压敏网络薄膜的SBCs溶液。
第三步:利用静电纺丝方法(电压12KV,给料速率5ml/h,收集距离15cm)获取SBCs的网络状薄膜。
第四步:将包含基础预聚物和交联剂(重量比10:1)的PDMS溶液旋涂在干净的硅片上,与100℃环境下放置30分钟得到PDMS薄膜。
第五步:按重量比为3:1的比例配置AgNW-PDMS混合物,并离心搅拌6分钟,得到柔性电极预聚物。
第六步:将电极预聚物旋涂在PDMS上,于室温下达到半固化状态后将第三步所得到的SBCs网络状薄膜转移到半固化的电极上,密封后在90℃的环境下加热1小时,得到PDMS基底/AgNW柔性电极/SBCs结构。
第七步:加工得到位于硅片基底上的GaN micro-LED阵列。具体方式为:在硅片基底上完成缓冲层GaN生长(厚度300nm),n型掺杂GaN(厚度2μm,掺杂剂:硅,掺杂浓度1019cm-3),GaN/InGaN量子阱(总厚度25nm),p型掺杂GaN(厚度150nm,掺杂剂:镁,掺杂浓度1017cm-3)结构的三五族化合物半导体为基础的LED外延层生长,然后通过蒸镀氧化铟锡(ITO)于p型GaN实现LED金属电极的制备,利用光刻和反应离子刻蚀(Reactive Ion Etching)(氯气环境下、刻蚀深度1150nm)的方式完成LED像素单元的图案化和阵列制备。
第八步:将第六步的PDMS基底/AgNW柔性电极/SBCs结构与包含GaN基的micro-LED阵列的硅片接触,并在垂直方向施加5Mbar的压力,之后两者之前形成电器接触,完成用于空间压力成像的高分辨率柔性压力传感器的加工。
该传感器具备3000kPa-1的灵敏度、10Pa的压力感知精度、0~1MPa的压力测量范围,同时还具备800dpi的高空间压力映射分辨率。
实施例2
第一步:将SBCs和聚3,4-乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS)按照质量比7:1进行充分混合,得到SBCs和PEDOT:PSS的预混合溶液。
第二步:将预混合溶液与二氯乙烷溶液按照质量比1:7的比例在50℃的温度下进行混合,得到用于加工压敏网络薄膜的SBCs溶液。
第三步:利用静电纺丝方法(电压12KV,给料速率5ml/h,收集距离15cm)获取SBCs的网络状薄膜。
第四步:将包含基础预聚物和交联剂(重量比10:1)的PDMS溶液旋涂在干净的硅片上,与100℃环境下放置30分钟得到PDMS薄膜。
第五步:按重量比为2.5:1的比例配置AgNW-PDMS混合物,并离心搅拌6分钟,得到柔性电极预聚物。
第六步:将电极预聚物旋涂在PDMS上,于室温下达到半固化状态后将第三步所得到的SBCs网络状薄膜转移到半固化的电极上,密封后在90℃的环境下加热1小时,得到PDMS基底/AgNW柔性电极/SBCs结构。
第七步:加工得到位于硅片基底上的GaN micro-LED阵列。具体方式为:在硅片基底上完成缓冲层GaN生长(厚度300nm),n型掺杂GaN(厚度2μm,掺杂剂:硅,掺杂浓度1021cm-3),GaN/InGaN量子阱(总厚度25nm),p型掺杂GaN(厚度150nm,掺杂剂:镁,掺杂浓度1018cm-3)结构的三五族化合物半导体为基础的LED外延层生长,然后通过蒸镀氧化铟锡(ITO)于p型GaN实现LED金属电极的制备,利用光刻和反应离子刻蚀(Reactive Ion Etching)(氯气环境下、刻蚀深度1150nm)的方式完成LED像素单元的图案化和阵列制备。
第八步:将第六步的PDMS基底/AgNW柔性电极/SBCs结构与包含GaN基的micro-LED阵列的硅片接触,并在垂直方向施加5Mbar的压力,之后两者之前形成电器接触,完成用于空间压力成像的高分辨率柔性压力传感器的加工。
该传感器具备1900kPa-1的灵敏度、40Pa的压力感知精度、0~700kPa的压力测量范围,同时还具备800dpi的高空间压力映射分辨率。实施例3
第一步:将SBCs和聚3,4-乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS)按照质量比10:1进行充分混合,得到SBCs和PEDOT:PSS的预混合溶液。
第二步:将预混合溶液与二氯乙烷溶液按照质量比1:10的比例在50℃的温度下进行混合,得到用于加工压敏网络薄膜的SBCs溶液。
第三步:利用静电纺丝方法(电压12KV,给料速率5ml/h,收集距离15cm)获取SBCs的网络状薄膜。
第四步:将包含基础预聚物和交联剂(重量比10:1)的PDMS溶液旋涂在干净的硅片上,与100℃环境下放置30分钟得到PDMS薄膜。
第五步:按重量比为2:1的比例配置AgNW-PDMS混合物,并离心搅拌6分钟,得到柔性电极预聚物。
第六步:将电极预聚物旋涂在PDMS上,于室温下达到半固化状态后将第三步所得到的SBCs网络状薄膜转移到半固化的电极上,密封后在90℃的环境下加热1小时,得到PDMS基底/AgNW柔性电极/SBCs结构。
第七步:加工得到位于硅片基底上的GaN micro-LED阵列。具体方式为:在硅片基底上完成缓冲层GaN生长(厚度250nm),n型掺杂GaN(厚度2μm,掺杂剂:硅,掺杂浓度1017cm-3),GaN/InGaN量子阱(总厚度25nm),p型掺杂GaN(厚度150nm,掺杂剂:镁,掺杂浓度1015cm-3)结构的三五族化合物半导体为基础的LED外延层生长,然后通过蒸镀氧化铟锡(ITO)于p型GaN实现LED金属电极的制备,利用光刻和反应离子刻蚀(Reactive Ion Etching)(氯气环境下、刻蚀深度1150nm)的方式完成LED像素单元的图案化和阵列制备。
第八步:将第六步的PDMS基底/AgNW柔性电极/SBCs结构与包含GaN基的micro-LED阵列的硅片接触,并在垂直方向施加5Mbar的压力,之后两者之前形成电器接触,完成用于空间压力成像的高分辨率柔性压力传感器的加工。
该传感器具备1000kPa-1的灵敏度、60Pa的压力感知精度、60Pa~500kPa的压力测量范围,同时还具备800dpi的高空间压力映射分辨率。
对比例1
其他条件均与实施例1相同,仅是结构与本发明不同。将实施例1中第二步得到的SBCs溶液利用旋涂的方法在硅片上得到5um的SBCs薄膜(旋涂速度3000rpm,旋涂时间60s),在结构上,利用旋涂得到的平面SBCs薄膜与本发明利用丝网印刷得到的SBCs网状结构不同。平面的SBCs结构与电极之间的初始接触面积较大,造成该传感器相对于本发明而言其灵敏度低(10kPa-1)、感知精度小(100Pa)并且压力测量范围小(100Pa~70kPa)。

Claims (7)

1.一种基于SBCs-GaN micro-LED的柔性压力可视化传感器的制备方法,其特征在于:包括如下步骤:以SBCs、聚3,4-乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐为原料,利用静电纺丝法制备获得SBCs网络薄膜,然后采用半固化工艺将SBCs网络薄膜与AgNW/PDMS柔性电极复合获得AgNW/PDMS柔性电极-SBCs结构,再与GaN基micro-LED阵列结合即得柔性压力可视化传感器;
所述SBCs网络薄膜的具体制备过程为:将SBCs和聚3,4-乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐按质量比4.9~5.1:1混合,得到预混合溶液,将预混合溶液与二氯乙烷混合,获得SBCs溶液,然后对SBCs溶液进行静电纺丝获得SBCs网络薄膜;
所述AgNW/PDMS柔性电极-SBCs结构的制备过程为:将包含PDMS单体和交联剂的PDMS薄膜溶液旋涂在干净的硅片上,在90~100℃环境下放置30~60分钟得到PDMS薄膜,所述PDMS薄膜溶液中,PDMS单体和交联剂的重量比为8~12:1;按质量比为2.5~3.5:1的比例分别配取AgNW以及PDMS的预聚物,混合获得AgNW-PDMS预聚物混合物,并离心搅拌6~10分钟,得到柔性电极预聚物,再将柔性电极预聚物旋涂在PDMS薄膜上,于室温下达到半固化状态后将SBCs网络薄膜置于半固化状态的AgNW/PDMS柔性电极,密封后在90~100℃的环境下加热30~60分钟,即得到AgNW/PDMS柔性电极-SBCs结构;
所述柔性压力可视化传感器,从上至下依次包括上层PDMS薄膜、AgNW/PDMS柔性电极、SBCs网络薄膜、GaN基micro-LED阵列,下层PDMS薄膜。
2.根据权利要求1所述的一种基于SBCs-GaN micro-LED的柔性压力可视化传感器的制备方法,其特征在于:将预混合溶液与二氯乙烷于45~55℃混合,获得SBCs溶液,所述SBCs溶液中,按质量比计,预混合溶液:二氯乙烷=4.5~5.5:1。
3.根据权利要求1所述的一种基于SBCs-GaN micro-LED的柔性压力可视化传感器的制备方法,其特征在于:所述静电纺丝的工艺参数为:电压11~13KV,给料速率4.9~5.1ml/h,收集距离10~20cm。
4.根据权利要求1所述的一种基于SBCs-GaN micro-LED的柔性压力可视化传感器的制备方法,其特征在于:所述SBCs网络薄膜是由SBCs纳米纤维相互缠绕构成;所述SBCs网络薄膜厚度为100~400μm,随机取向。
5.根据权利要求1所述的基于SBCs-GaN micro-LED的柔性压力可视化传感器的制备方法,其特征在于:所述GaN基micro-LED阵列的制备过程为:在硅片基底上先依次生长缓冲层GaN,n型掺杂GaN层、GaN/InGaN量子阱、p型掺杂GaN层获得三五族化合物半导体为基础的LED外延层然后在p型掺杂GaN层通过蒸镀氧化铟锡,实现LED金属电极的制备,再利用光刻和反应离子刻蚀的方式完成LED像素单元的图案化和阵列制备。
6.根据权利要求5所述的基于SBCs-GaN micro-LED的柔性压力可视化传感器的制备方法,其特征在于:所述缓冲层GaN的厚度为100~500nm, n型掺杂GaN层的厚度为1μm~3μm,其以硅为掺杂剂,掺杂浓度为1017~1021m-3,GaN/InGaN量子阱的厚度为5nm~50nm,p型掺杂GaN层的厚度为10nm~300nm,掺杂剂为镁,掺杂浓度为1015~1020 cm-3;所述反应离子刻蚀的在氯气的环境下进行,刻蚀深度为800nm~1500nm。
7.根据权利要求1所述的基于SBCs-GaN micro-LED的柔性压力可视化传感器的制备方法,其特征在于:AgNW/PDMS柔性电极-SBCs结构,再与GaN基micro-LED阵列结合的过程为:将AgNW/PDMS柔性电极-SBCs结构与GaN基micro-LED阵列接触,并在垂直方向施加0.1~10Mbar区间的压力,之后两者之前形成电器接触即得。
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CN115980162B (zh) * 2023-03-22 2023-06-13 北京大学 一种甲烷传感器
CN116519175B (zh) * 2023-07-03 2023-11-10 南京邮电大学 一种基于Si衬底生长GaN基纳米线的柔性器件及制备方法

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EP2960908A4 (en) * 2013-02-20 2016-09-07 Tokyo Inst Tech ELECTROCONDUCTIVE NANOWILE NETWORK, AND ELECTROCONDUCTIVE SUBSTRATE AND TRANSPARENT ELECTRODE USING SAME, AND METHOD FOR MANUFACTURING AN ELECTROCONDUCTIVE NANOWIRE NETWORK, ELECTROCONDUCTIVE SUBSTRATE, AND TRANSPARENT ELECTRODE
WO2014165908A1 (en) * 2013-04-09 2014-10-16 Monash University Method and device for smart sensing
WO2016087945A2 (en) * 2014-12-03 2016-06-09 King Abdullah University Of Science And Technology Semi-metallic, strong conductive polymer microfiber, method and fast response rate actuators and heating textiles
CN107525832B (zh) * 2017-08-29 2019-06-28 浙江理工大学 一种银纳米线修饰的柔性纤维传感器电极的制备方法
CN109183277A (zh) * 2018-11-08 2019-01-11 上海师范大学 一种导电纤维柔性膜及其制备方法
CN111430062B (zh) * 2020-04-03 2024-04-30 香港理工大学 一种弹性导体复合膜及其制备方法

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