像人類面板一樣伸展的軟半導體可以檢測到超低光水平
彈性有機光電二極體
[導讀]：
佐治亞理工學院的研究人員創造了一種半導體材料，其作用類似於第二層面板，其可拉伸性比其原始尺寸高 200%，而不會顯著降低電流。
由於新材料和製造方法的發現，半導體正在從切割或形成薄盤或晶片的剛性基板轉向更靈活的塑膠材料甚至紙張。更靈活的基板的趨勢導致了從發光二極體到太陽能電池和電晶體的眾多裝置的製造。由彈性半導體制成的可拉伸光電子學可以實現智慧系統與軟材料的整合，例如生物世界的材料。
佐治亞理工學院的研究人員創造了一種材料，其作用類似於第二層面板，其可拉伸性比其原始尺寸高 200%，而不會顯著降低電流。研究人員表示，軟柔性光電探測器可以增強醫療可穿戴感測器和可植入裝置的實用性，以及其他應用。該研究將於 12 月 15 日發表在《科學進展》雜誌上。
研究人員展示拉伸彈性體薄膜。
來自機械和計算工程實驗室的佐治亞理工學院研究人員合作了三年多，以展示光電探測器的新水平拉伸性，這是一種由合成聚合物和彈性體制成的裝置，可吸收光以產生電流。
今天的光電探測器被用作健康監測的可穿戴裝置，例如剛性指尖脈搏血氧儀讀取裝置。它們將光訊號轉換為電訊號，常用於可穿戴電子產品。
像橡皮筋一樣可伸縮
機械工程學院教授 Olivier Pierron 說，鑑於傳統的柔性半導體在幾個百分比的應變下會斷裂，佐治亞理工學院的研究結果是“一個數量級的改進”，他的實驗室測量機械效能和柔性電子裝置在極端條件下的可靠性。
“想想橡皮筋或像人類面板一樣柔軟和可拉伸的東西，但具有與固體或剛性半導體相似的半導體電特性，我們已經證明，您可以在半導體中構建可拉伸性，從而保留檢測光強度所需的電氣效能，這些光強度比用於室內照明的燈泡產生的光強度要弱約一億倍，”他說。
製造工藝
Pierron 詳細說明了測量光敏層的純機械效能是多麼困難，“電子裝置通常非常脆弱，這對於在剛性基板上製造的傳統裝置來說是可以的。但是一旦你使用軟基板，這就會成為一個問題.”
為了測試在照明下從裝置發出的電訊號，必須在其上嵌入電子端子。然而，這些端子也必須是可變形的，否則整個裝置就會變得僵硬。
“製造可拉伸的電子終端本身就是一項重大挑戰，”ECE 博士說。與 Park 密切合作並專注於嵌入式元件的研究生 Felipe Andres Larrain。他現在是智利阿道夫·伊瓦涅斯大學的助理教授。
雖然這種突破性材料最初已整合到光電探測器中並進行了電氣功能測試，但還需要更多的測試和最佳化來顯示材料在多模態載荷下的拉伸性及其貨架穩定性。
“令人興奮的是這些材料和裝置將使我們能夠開發——即智慧系統的概念。你有功能表面，結合了監測各種物理特性的感測器，”伍德拉夫學院前任主席格雷厄姆說。機械工程，現任馬里蘭大學工程系主任。
“這是跨學科研究的一個很好的例子——如果沒有電氣和機械工程師之間的合作，這項工作是不可能完成的，”Kippelen 說。“在實驗室中，我們之前沒有任何使用可拉伸材料的經驗。弄清楚如何衡量這一點需要大量的毅力、創造力和辛勤工作。”
新的智慧應用成為可能
研究人員對這種材料在增強醫療可穿戴裝置方面的潛力感到非常興奮。通常，使用剛性生物感測器的手錶具有侷限性，因為彎曲手腕會完全改變感測器的測量值。它們會受到“運動偽影”或人移動時導致的影象質量下降的影響。
亞特蘭大生物感測器初創公司 Huxley Medical 的專案經理指出：“四處走動會極大地影響所收集資料的可用性，但能夠重新定位身體上的裝置以最小化或消除運動偽影是一件大事。”最近畢業於佐治亞理工學院，獲得柔性電子學博士學位。“擁有可以彎曲、扭曲、彎曲和貼合非平坦表面並與您的身體一起移動的電子裝置將使您能夠將這些感測器放置在更有利的位置以收集生物特徵資料。這將在幫助診斷或監測現有生物識別資料方面更加有用。內科疾病。”
研究團隊預見了柔軟且可拉伸的聚合物混合物在可穿戴裝置之外的廣泛應用，可用於健康監測。“軟裝置對於生物電子應用的植入式電子裝置也很有吸引力，因為介面符合軟生物組織的動態運動，減少了異物反應，”kim說。
“潛力是驚人的，”Larrain 補充道。“從長遠來看，你可以開發出可以增強甚至取代人眼或應用於機器人眼睛的感測器。”
Canek Fuentes-Hernandez 教授認為，使用高效能柔軟且可拉伸的光電探測器使脈搏血氧儀（如他手中的那個）變得更加符合人體工程學並消耗更少的電量，具有巨大的潛力。
Fuentes 認為這種材料可用於智慧農業應用，農民可以將光感測器安裝到水果或其他產品中，以監測生長、疾病和更好的收穫時間。同時，檢測超低光級的橡膠狀光電二極體可以應用於檢測、識別和表徵核燃料迴圈監測的電離輻射。
