隨著新材料的發(fā)現(xiàn)和制造技術(shù)的發(fā)展，半導(dǎo)體器件正在從剛性襯底轉(zhuǎn)向可拉伸性能更好的塑料甚至紙基襯底。這種柔性趨勢(shì)帶來(lái)了很多新型有源器件，例如從發(fā)光二極管到太陽(yáng)能電池和晶體管等。

佐治亞理工學(xué)院（Georgia Tech）的研究人員發(fā)明了一種堪比人類(lèi)第二層皮膚的柔性材料。據(jù)稱，這種材料的可拉伸性能可以延展至原尺寸的200%以上，而且不會(huì)明顯降低電氣性能。研究人員表示，他們開(kāi)發(fā)的柔性光電探測(cè)器有望改善醫(yī)用可穿戴傳感器和植入式器件等應(yīng)用。該研究成果已發(fā)表于Science Advances。

佐治亞理工學(xué)院機(jī)械和計(jì)算工程實(shí)驗(yàn)室的研究人員經(jīng)過(guò)三年合作，開(kāi)發(fā)了一種可拉伸性能達(dá)到全新水平的柔性光電探測(cè)器。這種光電探測(cè)器由合成聚合物和彈性體結(jié)合制成，可以捕捉光子產(chǎn)生電流。George W. Woodruff機(jī)械工程學(xué)院教授Olivier Pierron評(píng)價(jià)稱，傳統(tǒng)柔性半導(dǎo)體器件在幾個(gè)百分點(diǎn)的應(yīng)變下就可能發(fā)生斷裂，佐治亞理工學(xué)院的研究成果實(shí)現(xiàn)了“數(shù)量級(jí)的改進(jìn)”。

Canek Fuentes Hernandez教授說(shuō)：“我們開(kāi)發(fā)的光電探測(cè)器能夠像人類(lèi)皮膚或橡皮筋那樣柔軟、可拉伸，但同時(shí)還具有類(lèi)似固體或剛性半導(dǎo)體的電氣性能?！盋anek Fuentes Hernandez曾是佐治亞理工學(xué)院副教授，現(xiàn)任波士頓東北大學(xué)電子和計(jì)算機(jī)工程學(xué)院副教授。

他說(shuō)：“我們已經(jīng)證明可以構(gòu)建具有更好可拉伸性能的半導(dǎo)體器件，同時(shí)具有檢測(cè)光線所需要的電氣性能，并且，可以檢測(cè)相比室內(nèi)照明燈泡亮度低約一億倍的亮度?！?br style="margin: 0px; padding: 0px; outline: 0px; max-width: 100%; box-sizing: border-box !important; overflow-wrap: break-word !important;"/>
電子和計(jì)算機(jī)工程學(xué)院教授Bernard Kippelen指導(dǎo)第一作者、博士研究生Youngrak Park進(jìn)行了這項(xiàng)研究工作。經(jīng)過(guò)兩年半的研究，Park發(fā)現(xiàn)了一種化合物組合，并由此制作了一種超軟材料，在光照下能夠產(chǎn)生電荷并導(dǎo)電。

Park研究了半導(dǎo)體層所有部分的完美比例，以確保光電探測(cè)器的高性能。但要證明材料的可拉伸性是一項(xiàng)艱苦的工作。Park和當(dāng)時(shí)就讀機(jī)械工程博士的Kyungjin Kim合作測(cè)試了這種材料的可靠性。他為Kim提供了更大、更厚的樣品進(jìn)行測(cè)試，發(fā)現(xiàn)厚度為500納米的樣品工作良好。

水就像保鮮膜一樣將柔性光電探測(cè)器薄膜保持適當(dāng)?shù)臓顟B(tài)而不碎裂或變形，使研究人員能夠拉伸材料并測(cè)量其機(jī)械性能。為了測(cè)試器件在光照下發(fā)出的電信號(hào)，必須在其上嵌入電氣端子。當(dāng)然，這些電氣端子也必須是可變形的，否則整個(gè)器件就會(huì)失去柔性。

盡管這種突破性材料已經(jīng)被集成到光電探測(cè)器中，并進(jìn)行了電氣功能測(cè)試，但還需要進(jìn)行更多的測(cè)試和優(yōu)化，以證明該材料在多模態(tài)負(fù)載下的可拉伸性及其架構(gòu)的穩(wěn)定性。