S4 диод характеристики: Маркировка радиодеталей, Коды SMD S4, S40, S40**, S402, S40A, S40B, S40N, S41, S41**, S412, S42, S42**, S43, S46, S48B. Даташиты 1PS76SB40, 1SS389, BAV70M, BFG11W/X, EC10QS04, LM2611AMF, LM2611BMF, LM2703MF-ADJ, LM3671LC-1.3, LM3671LC-1.6, LM3671LC-1.8, LR1120G-40-AF5-A-R, LR1120G-40-AL5-A-R, MI3446, PBSS4350X, PBSS5350X, R1162N181B5, R1162N281B5, R1162N401B, SD103AW, SN74LVC1G17DCKR, SST174, SiS402DN, SiS412DN.

Минусы:
• необходимо докупить зарядное устройство и аккумуляторы
• дороже комплекта с фарой
• выбор фонарей, подходящих для велосипеда, невелик
• необходимо самим предусмотреть крепление на руль или шлем
• отсутствует индикация (на большинстве фонарей) степени заряда аккумулятора

Какие для него плюсы и минусы существенны, а какие нет каждый решает сам. И выбор только за вами. Рынок предлагает много вариантов, выбрать есть из чего.

Статья написана для сайта pridevs.ru. При использовании данного материала, ссылка на первоисточник обязательна.

Taidacent 1N4148WS IN4148 0805 0603 1206 T4 SMD коммутационный диод S4 SMD коммутационный диод высокоскоростной коммутационный диод

Порт:	shenzhen
Условия оплаты:	L/C,T/T,Western Union,MoneyGram
Возможности поставки:	1000 шт. за Week
Наименование:	Taidacent
Толерантность:	Other
Макс. обратный ток:	Other
Макс. прямой ток:	Other
Макс. прямое напряжение:	Other
Постоянной ёмкости, универсальный конденсатор соотношение состоянии:	Other
Способ Монтажа:	Other
Технология:	Other
Напряжение-Зенер (ном) (Vz):	Other
Напряжение-вперед (Vf) (Макс) @ If:	Other
Постоянной ёмкости, универсальный конденсатор соотношение:	Other
Тип корпуса:	Other
Сопротивление (макс) (Zzt):	Other
Емкость @ Vr, F:	Other
Рабочая Температура:	Other
Тип упаковки:	Для поверхностного монтажа
Перекрестная ссылка:	None
Диод конфигурации:	Other
Конфигурация:	Other
Напряжение-пиковое Реверс (макс):	Other
Q @ Vr, F:	Не применимо
Мощность макс:	Не применимо
Рассеиваемая мощность (макс):	Other
Ток-Средний выпрямленный (Io):	Other
品名:	1N4148WS SMD Switching Diode
Диодного типа:	Switching Diode
Сопротивление @ If, F:	Other
Скорость:	Не применимо
Модели:	1N4148WS SMD Switching Diode
В настоящее время-макс:	Other
Ток-Средний выпрямленный (Io) (на диод):	Other
Доступные методы:	Фото
Применение:	Switch
Макс. обратное напряжение:	Other
Происхождение товара:	Guangdong Китай
Время обратного восстановления (trr):	Other
Тип Поставщика:	Оптовая продажа женское бельё
d/c:	Other
Тип:	Переключающий диод
Ток-обратная утечка @ Vr:	Other
Обратное напряжение постоянного тока (Vr) (макс.):	Other
Информация об упаковке:	box
Пакет предварительного просмотра:	https://sc04.alicdn.com/kf/HTB1PZAdgfImBKNjSZFlq6A43FXab.jpg_640x640. jpg

Подробные технические характеристики Samsung Galaxy S4

Размеры	137 х 70 х 7,9 мм
Вес	130 г
Дизайн	классический
Повышенная устойчивость:	нет
Цвета	Черный,белый
Тип дисплея	Super AMOLED
Разрешение экрана:	1080 x 1920 пикселей
Число цветов:	16000000
Диагональ экрана:	5 дюймов
Сенсорный экран:	да, емкостной
Multi-Touch:	да
Защита	Gorilla Glass 3
Датчик света:	да
Датчик расстояния:	да
Операционная система:	Android (версия 4. 2.2)
Многозадачность:	да
Акселерометр:	да
Магнитометр:	да
Гироскоп:	да
Активный режим ожидания:	да
Аккумулятор:	Li-Ion, 2600 мАч
Оперативная память (ОЗУ):	2 Гб
Внутренняя память:	16/32/64 Гб
Слот для карт памяти:	Да, MicroSD (до 64GB)
Процессор:	Exynos 5410 Octa-5
Графический процессор:	PowerVR SGX 544MP3
Количество ядер и тактовая частота:	четырехъядерный процессор, 1,9 ГГц (Cortex-A15) четырехъядерный процессор, 1,6 ГГц (Cortext-A7)
GPRS / EDGE:	да
3G (UMTS, W-CDMA)	да
HSDPA / HSUPA:	да
Bluetooth:	Да, версия 4.0
Wi-Fi:	Wi-Fi 802.11 A / B / G / N, Wi-Fi hotspot
NFC:	да
USB:	MicroUSB
Ик- порт	да
Интернет-браузер:	WebKit2
Тип карты SIM:	MicroSIM
Поддержка 2 SIM-карты:	нет
Видео плеер:	да
Поддерживаемые форматы видео:	H.263, MPEG4-SP & ASP, H.264
Музыкальный плеер:	да
Поддерживаемые аудио форматы:	AAC, еААС, еААС, MP2, MP3, WMA
Эквалайзер:	да
FM-радио:
Стерео динамики	нет
3,5 мм разъем:	да
AV-выход:	да
Встроенный приемник GPS:	да
Навигационное программное обеспечение:	Google Maps
A-GPS:	да
Камера:	Да, 13 Мп (4128 х 3096 пикселей)
Автофокусировка:	да
Подсветка:	светодиодная вспышка, 1 диод
Уменьшение эффекта красных глаз:
Стабилизатор изображения:
Баланс белого:
Автоспуск:
Визуальные эффекты:
Сцены:
Панорамный режим:
Серийная съемка:
Распознавание лиц:
Зум:	цифровой
Запись видео:	да
Максимальное разрешение	Full HD 1080p (1920 х 1080 пикселей)
Фронтальная камера	Да, 2 МП
Просмотрщик Офисных документов:	да
PDF Viewer:	да
Комплектация:	Руководство, аккумулятор, зарядное устройство, стереогарнитура, USB-кабель для передачи данных

(PDF) Извлечение и анализ характеристических параметров асимметричного диода Шоттки с двухпозиционным соединением

n2¼1 и RA 1,5 Омм2 почти перекрываются с кривой

n2¼1,5 и RA 0Ωm2 (см. Рисунок S10p, Поддержка

Информация). Из рисунка 7 и таблицы 2–5 видно, что подгоночные кривые

хорошо совместимы с экспериментальными кривыми

, что указывает на эффективность нашего метода экстракции. Более подробная информация

показана во вспомогательной информации (Рисунок S7 – S10).

6. Выводы

Таким образом, исследованы вольт-амперные характеристики МСМ-диодов

при воздействии различных параметров. Из

исследования характеристических параметров двух последовательно соединенных контактов Шоттки

мы приводим два эмпирических вывода —

: 1) коэффициент идеальности одного диода Шоттки становится

различимым только в обнаруживаемой шкале координат. если высота барьера

этого диода Шоттки достаточно высока.2) Сопротивление серии

распознается только тогда, когда последовательное сопротивление

достаточно, чтобы управлять вольт-амперными кривыми уже в

обратном направлении исследуемых диодов, будь то первый диод

или второй.

Метод решения уравнений в течение характеристического интервала

val был предложен для извлечения параметров из кривой тока

напряжения двух последовательно соединенных контактов Шоттки.

Параметры Шоттки интерфейса MSM могут быть вычислены с помощью следующей процедуры: 1) токи насыщения должны быть

достижимыми или предполагаемыми из вольт-амперной кривой

, а также может быть получена высота барьера.Если два тока насыщения

скрыты неполной кривой или каким-либо другим физическим механизмом —

анизм, попробуйте рассматривать измеренный ток при смещении ± 0,1 В как обратный ток насыщения

и экстраполяцию прямого тока насыщения

. можно увидеть во вспомогательной информации.

2) Постройте функцию SR для выбора соответствующих интервалов тока

и напряжения. 3) Решите Систему 1, установив перекрестное сопоставление

каждой точки в интервалах тока и напряжения.4) На частотных диаграммах параметров выбрать значение

ед. Если диаграммы частот

неприменимы, повторно выберите интервалы для расчета

System 2nd. 5) Нарисуйте кривую, используя результаты расчетов, и сравните

с исходной кривой. Если есть какое-либо отклонение, выполните точную настройку кривой

в соответствии со следующим опытом: Коэффициент идеальности

n1 определяет наклон линейной части кривой в логарифмических координатах

, а последовательное сопротивление R определяет

, когда линейная часть изгибается вниз, чтобы сформировать экспоненциальную кривую.

Сравнивая стандартные кривые с нашим моделированием, можно увидеть

, что этот метод весьма осуществим. Более того, этот метод

подтвержден путем извлечения экспериментальных кривых, а кривые

из извлеченных параметров совместимы с экспериментальными кривыми

.

Дополнительная информация

Дополнительная информация доступна в онлайн-библиотеке Wiley или по телефону

автора.

Благодарности

Эта работа частично поддержана Китайским фондом постдокторантуры

(грант No.2018M643443), Национальный фонд естественных наук

Китая (грант № 51802032 и 11675029), Фонд научных исследований и технологических исследований

провинции Сычуань (грант № 2017JY0320

и 2018JY0513), а также Национальный университет инноваций и предпринимательства

программа предпрофессиональной подготовки (грант № 201810621051 и

S201^{1092). В эту статью 24 апреля 2020 г. были внесены поправки, исправляющие}

цифру 6.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Ключевые слова

высота барьера, коэффициент идеальности, устройства Шоттки, последовательное сопротивление,

теория термоэлектронной эмиссии

Поступила: 10 декабря 2019 г.

Исправлена: 2 февраля 2020 г.

Опубликована онлайн: 26 февраля 2020 г.

[ 1] W. Tian, ​​H. Sun, L. Chen, P. Wangyang, X. Chen, J. Xiong, L. Li,

InfoMat. 2019,1, 140.

[2] К. Ян, К. Гонг, П. Ванъян, Дж. Чу, К. Ху, К. Ли, Х. Ван, X. Ду,

Т. Чжай, Ю. .Ли, Дж. Сюн, Adv. Функц. Матер. 2018,28, 1803305.

[3] К. Гонг, К. Ху, X. Ван, П. Ванъян, К. Ян, Дж. Чу, М. Ляо,

Л. Дай, Т. Чжай, К. Wang, L. Li, J. Xiong, Adv. Функц. Матер. 2018,

28, 1706559.

[4] Дж. Чу, Ф. Ван, Л. Инь, Л. Лэй, К. Ян, Ф. Ван, Ю. Вэнь, З. Ван,

К. Цзян , L. Feng, J. Xiong, Y. Li, J. He, Adv. Функц. Матер. 2017,

27, 1701342.

[5] Дж. Ван, Дж. Хан, X. Чен, X. Ван, InfoMater. 2019,1, 33.

[6] Г. Рао, Х. Ван, Ю. Ван, П. Ванъян, К. Янь, Дж. Чу, Л. Сюэ,

К. Гун, Дж. Хуанг, Дж. Сюн, Ю. Ли , InfoMater. 2019,1, 272.

[7] A. Sellai, Z. Ouennoughi, Int. J. Mod. Phys. C 2005,16, 1043.

[8] EH Rhoderick, E. Rhoderick, Metal-Semiconductor Contacts,

Clarendon Press, Oxford, UK 1978.

[9] SM Sze, KK Ng, Physics of Semiconductor Devices, Wiley, Hoboken,

NJ 2006.

[10] K. Akkiliç, MEAydin, A. Türüt, Phys. Scr. 2004,70, 364.

[11] M. E. Aydin, K. Akkiliç, T. Kiliço˘

glu, Appl. Серфинг. Sci. 2006, 253, 1304.

[12] Дж. Лян, Т. Цуй, К. Вараграмян, Solid-State Electron. 2003, 47, 691.

[13] H. Norde, J. Appl. Phys. 1979,50, 5052.

[14] К. Сато, Ю. Ясумура, J. ​​Appl. Phys. 1985,58, 3655.

[15] К. Д. Лиен, Ф. С. Т. Со, М. А. Николет, IEEE Trans. Электронные устройства

1984,31, 1502.

[16] С.К.Cheung, N. W. Cheung, Appl. Phys. Lett. 1986, 49, 85.

[17] J. H. Werner, Appl. Phys. A 1988, 47, 291.

[18] Д. Доновал, М. Барус, М. Здимал, Solid-State Electron. 1991, 34, 1365.

[19] В. Обри, Ф. Мейер, J. Appl. Phys. 1994, 76, 7973.

[20] J. Osvald, E. Dobro cka, Semicond. Sci. Technol. 1996, 11, 1198.

[21] R. J. Bennett, IEEE Trans. Электронные устройства 1987,34, 935.

[22] В. Михелашвили, Г. Эйзенштейн, Р. Уздин, Твердотельная электроника.2001,

45, 143.

[23] A. Ferhat-Hamida, Z. Ouennoughi, A. Hoffmann, R. Weiss, Solid-

State Electron. 2002,46, 615.

[24] Д. Громов, В. Пугачевич, Прил. Phys. A 1994, 59, 331.

[25] Р. М. Сибилс, Р. Х. Буитраго, J. Appl. Phys. 1985, 58, 1075.

[26] K. E. Bohlin, J. Appl. Phys. 1986,60, 1223.

[27] A. Ortiz-Conde, Y. Ma, J. Thomson, E. Santos, JJ Liou,

FJG Sánchez, M. Lei, J. Finol, P. Layman, Solid -State Electron.

1999,43, 845.

www.advancedsciencenews.com www.pss-a.com

Phys. Status Solidi A 2020,217, 1

CAS Google ученый

Маркировка электронных компонентов, коды SMD S4, S40, S40 **, S402, S40A, S40B, S40N, S41, S41 **, S412, S42, S42 **, S43, S46, S48B. Даташиты 1PS76SB40, 1SS389, BAV70M, BFG11W / X, EC10QS04, LM2611AMF, LM2611BMF, LM2703MF-ADJ, LM3671LC-1.3, LM3671LC-1.6, LM3671LC-1.8, LR1120G-40-AF5-A-R, LR1120G-40-AL5-A-R, MI3446, PBSS4350X, PBSS5350X, R1162N181B5, R1162N281B5, R1162N401B4.

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности.Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

• В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
• Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
• Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
• Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
• Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

% PDF-1.3 % 39 0 объект > эндобдж xref 39 98 0000000016 00000 н. 0000002308 00000 н. 0000002859 00000 н. 0000003066 00000 н. 0000003789 00000 н. 0000003838 00000 н. 0000003886 00000 н. 0000004370 00000 н. 0000004409 00000 н. 0000004458 00000 п. 0000004507 00000 н. 0000004556 00000 н. 0000004605 00000 н. 0000004654 00000 н. 0000005295 00000 н. 0000005725 00000 н. 0000006292 00000 н. 0000006760 00000 н. 0000012722 00000 п. 0000013221 00000 п. 0000013774 00000 п. 0000019883 00000 п. 0000020329 00000 п. 0000026772 00000 п. 0000027362 00000 п. 0000027410 00000 п. 0000027458 00000 н. 0000027507 00000 п. 0000027554 00000 п. 0000027602 00000 п. 0000027651 00000 п. 0000027699 00000 н. 0000027748 00000 н. 0000027797 00000 н. 0000027845 00000 п. 0000027867 00000 н. 0000036963 00000 п. 0000036985 00000 п. 0000045277 00000 п. 0000045346 00000 п. 0000045368 00000 п. 0000054489 00000 п. 0000054511 00000 п. 0000063371 00000 п. 0000063393 00000 п. 0000072345 00000 п. 0000072367 00000 п. 0000080473 00000 п. 0000080495 00000 п. 0000087680 00000 п. 0000087702 00000 п. 0000095526 00000 п. 0000098203 00000 п. 0000098430 00000 п. 0000098633 00000 п. 0000098710 00000 п. 0000099620 00000 н. 0000099703 00000 п. 0000099895 00000 н. 0000100058 00000 н. 0000100233 00000 н. 0000100400 00000 п 0000100603 00000 н. 0000100804 00000 н. 0000100981 00000 н. 0000101284 00000 н. 0000101620 00000 н. 0000101824 00000 н. 0000101995 00000 н. 0000102198 00000 п. 0000102533 00000 н. 0000102872 00000 н. 0000103094 00000 н. 0000103518 00000 н. 0000104273 00000 н. 0000104618 00000 п. 0000104922 00000 н. 0000105178 00000 п. 0000105428 00000 н. 0000105681 00000 п. 0000105927 00000 н. 0000106188 00000 п. 0000106443 00000 н. 0000106695 00000 н. 0000106942 00000 н. 0000107200 00000 н. 0000107390 00000 н. 0000107659 00000 н. 0000107913 00000 п. 0000108053 00000 п. 0000108229 00000 п. 0000108361 00000 п. 0000108531 00000 н. 0000108665 00000 н. 0000108839 00000 н. 0000108986 00000 п. 0000002401 00000 п. 0000002837 00000 н. трейлер ] >> startxref 0 %% EOF 40 0 объект > эндобдж 135 0 объект > транслировать Hb«`g`L @ (( Nb $

Полностью печатный диод на 1.6 ГГц

Значение

Ожидается, что печатные электронные этикетки и наклейки определят будущие аванпосты коммуникационной сети в качестве удаленных датчиков, детекторов и технологии наблюдения в рамках концепции Интернета вещей. Крайне важно сочетать такую ​​технологию со стандартными системами связи, которые обычно работают на частотах гигагерц. Для этого необходимы компоненты для выпрямления на сверхвысокой частоте, изготовленные методом низкотемпературной печати.Здесь мы сообщаем о полностью печатном диоде, работающем на частотах выше 1 ГГц, достигнутом с использованием комбинации микрочастиц Si и NbSi ₂ . Диод был интегрирован с гибкой антенной и печатным электрохромным индикатором дисплея, чтобы успешно продемонстрировать удаленную передачу сигнала и мощности от стандартного телефона глобальной системы мобильной связи к полученной электронной метке.

Abstract

Печатная электроника рассматривается для беспроводных электронных тегов и датчиков в рамках будущей концепции Интернета вещей (IoT).Вследствие низкой подвижности носителей заряда в органических и неорганических полупроводниках, пригодных для печати, рабочая частота печатных выпрямителей недостаточно высока для обеспечения прямой связи и подачи питания между мобильными телефонами и печатными электронными бирками. Здесь мы сообщаем о полностью печатном диоде, работающем на частоте до 1,6 ГГц. Устройство, основанное на двух уложенных друг на друга слоях частиц Si ₂ и NbSi, изготовлено на гибкой подложке при низкой температуре и в окружающей атмосфере. Высокая подвижность носителей заряда микрочастиц Si позволяет устройству работать в режиме с ограничением инжекции заряда.Асимметрия оксидных слоев в полученном пакете устройств приводит к выпрямлению туннельного тока. Печатные диоды были объединены с антеннами и электрохромными дисплеями, чтобы сформировать полностью печатную электронную бирку. Собранный сигнал от мобильного телефона Глобальной системы мобильной связи использовался для обновления дисплея. Наши результаты демонстрируют новый способ коммуникации для печатной электроники в приложениях IoT.

Печатная электроника — это использование традиционных методов печати для нанесения рисунка на материалы (полупроводники, проводники, изоляторы) и изготовления электронных компонентов на широком спектре гибких и органических подложек, таких как бумага, пластиковая пленка и этикетки (1).Видение печатной электроники — предоставить электронную этикетку (e-label) для Интернета вещей (IoT). Для многих целевых приложений IoT было бы очень важно, если бы смартфон, работающий в сверхвысокочастотном (UHF) диапазоне (от 300 МГц до 3 ГГц), мог напрямую связываться с полностью напечатанными электронными этикетками или даже включать их. , и, таким образом, служить в качестве коммуникационной базы с электронными этикетками как форпостами Интернета. Для достижения этой цели желательно найти недорогие и низкотемпературные производственные процессы для электроники УВЧ, совместимые с органическими носителями, чувствительными к высокой температуре.

Одним из ключевых электронных устройств является диод, который широко используется в различных схемах, таких как выпрямители, умножители напряжения и насосы заряда, для таких приложений, как AM-радио и другие типы приемников (2), а также для энергетики. схемы сбора для извлечения энергии из радиочастотных (RF) электромагнитных волн (3, 4). Печатные схемы и устройства, такие как диоды, способные работать в диапазоне УВЧ, будут краеугольным камнем в сопряжении мобильной телефонии и печатных функциональных объектов, т.е.е., «вещь» в IoT.

До сих пор для печати различных диодов и транзисторов использовались органические (5⇓⇓⇓⇓ – 10) или неорганические (11⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓ – 24) полупроводники. Органические полупроводники являются многообещающими кандидатами для печатной электроники из-за технологичности их решения, которое позволяет печатать производство устройств и схем в производственной схеме «все в линию». Подвижность носителей заряда в тонких пленках органических полупроводников напрямую связана с результирующей рабочей частотой диода (25).Высокая подвижность носителей заряда до (10) 9,0 см ² V ⁻¹ ⋅s ⁻¹ была получена для высококристаллических органических полупроводниковых пленок, созданных методом вакуумного напыления. После демонстрации выпрямителя на основе пентацена, работающего в высокочастотном диапазоне (∼50 МГц) (25), только несколько исследований сообщили о потенциале органических диодов для УВЧ-приложений. Однако для всего этого требуются методы вакуумного напыления: органический PIN-диод с частотой среза 100 МГц (6), диод из оксида металла C ₆₀ с частотой среза 800 МГц (5) и пентаценовый диод с частотой среза до 870 МГц. МГц (9).Значения подвижности носителей заряда выше 1 см ² V ⁻¹ ⋅s ⁻¹ сложно достичь с помощью методов обработки решений. Использование методов печати для изготовления органических диодов приводит к множеству технических проблем, включая потерю молекулярного порядка, что является предпосылкой высокой мобильности. Современные печатные органические диоды работают на частотах ниже 10 МГц (7).

В случае неорганических материалов частота отсечки зависит от подвижности и концентрации (11) носителей заряда.Таким образом, другой стратегией печатной электроники УВЧ будет рассмотрение обычных неорганических полупроводников, обладающих высокой подвижностью и концентрацией носителей, и изменение метода обработки, чтобы сделать его совместимым с низкотемпературной обработкой и традиционными методами печати (13). Одним из способов достижения этого является использование полупроводниковых чернил с наночастицами, способ, который успешно использовался для демонстрации полностью напечатанных ректенн, однако в настоящее время ограничен рабочей частотой 13,56 МГц (16).Благодаря достижениям в химии и нанотехнологиях, неорганические полупроводники, обработанные в растворе, теперь доступны (23, 24). Используя такие материалы, пленки, обработанные в растворе, могут быть получены с помощью процессов нанесения покрытия или печати. Однако для улучшения проводимости им обычно требуется радикальная или даже экстремальная термическая обработка (высокотемпературное спекание или лазерный отжиг), которые несовместимы с гибкими подложками, такими как полиэтилентерефталат (ПЭТ) и бумага (12, 14, 15). , 17⇓ – 19, 26). Одно из решений, предлагаемых для решения этой проблемы, состоит в том, чтобы сначала изготовить устройство на устойчивой к высоким температурам подложке, а затем перенести его на гибкую подложку.С использованием этого метода были разработаны PIN-диоды с частотой отсечки 1,9 ГГц (22) и транзисторы с частотой отсечки 2,04 ГГц (21) на гибких подложках. Однако этот метод включает несколько этапов, некоторые из которых, безусловно, слишком сложны и требуют много времени, чтобы быть осуществимыми и экономически совместимыми с процессами промышленного массового производства. Однако другой недавней стратегией, связанной с неорганическими полупроводниками, является низкотемпературный водный способ изготовления тонкопленочных транзисторов на пластике, обеспечивающий среднюю подвижность 2.6 см ² ⋅V ⁻¹ ⋅s ⁻¹ (20). Одной из основных остающихся здесь проблем является контроль уровня легирования посредством низкотемпературного химического роста.

Насколько нам известно, полностью печатные устройства УВЧ, такие как транзисторы и диоды, созданные на гибких подложках, до сих пор не демонстрировались. С такой технологией стала бы возможной прямая связь и питание между сотовым телефоном и напечатанными электронными этикетками.

Здесь мы используем микрочастицы кремния (Si) (µPs) в органическом связующем в качестве полупроводникового композита для трафаретной печати, который помещается между электродами, образуя диод.Это позволяет нам напрямую получать прибыль от комбинации высокой подвижности носителей заряда в объеме кристалла Si (до 1400 см ² V ⁻¹ s ⁻¹ для нелегированного Si) и способности использовать обычные процессы печати. Как следствие, печатный Si-диод на гибкой подложке работает на частоте до 1,6 ГГц, то есть в диапазоне УВЧ. Фактически, энергия, полученная от антенны мобильного телефона, работающего в диапазоне глобальной системы мобильной связи (GSM), при совершении звонка может быть исправлена ​​с помощью нашего печатного Si-диода для питания печатного электрохромного полимерного дисплея.Это демонстрирует первую (насколько нам известно) прямую связь между полностью напечатанной электронной этикеткой и сотовым телефоном.

Результаты и обсуждение

Для успешного использования печатного диода на основе Si μP в будущих приложениях Интернета вещей необходим простой и высокопроизводительный производственный процесс. Это заставляет нас рассматривать хорошо отработанные производственные технологии, в которых используются этапы производства, выполняемые при низких температурах, в атмосфере традиционной типографии и совместимые с обычными гибкими пластиковыми и бумажными носителями.Более того, для связи на очень высоких частотах для передачи энергии и сигнала кремниевый диод должен обладать очень быстрой реакцией на импульс напряжения, в то время как большой коэффициент выпрямления тока не так важен, как в таких приложениях, как активные матрицы. Следовательно, туннельные диоды и диоды Шоттки более подходят, чем p-n-диоды, из-за их преимуществ при высокоскоростной работе (27, 28).

Мы использовали шаровую мельницу для измельчения кремниевой пластины на частицы кремния на воздухе. Из-за воздействия воздуха частицы образуют естественный слой оксидной оболочки.Пока толщина этого изолирующего слоя оболочки в диоде металл – диэлектрик – полупроводник (МДП) составляет менее 50 ÅA, устройство должно вести себя как диод Шоттки (28). Пленки, изготовленные из микрочастиц Si в органической связке, были исследованы с помощью рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии. Уровень ядра Si 2p был исследован для получения оценки толщины внешней оболочки SiO ₂ , покрывающей микрочастицы Si, с использованием относительных интенсивностей элементов Si 2p (чистый кремний, пик с низкой энергией связи) и оксида кремния (высокий пик энергии связи), (рис.1 А ). Часть спектра Si 2p, относящаяся к чистому кремнию, показала асимметрию (небольшое плечо) на стороне с низкой энергией связи и не имела ожидаемого отчетливого спин-орбитального расщепления, которое мы приписываем эффектам зарядки, поскольку не все частицы Si в пленке принадлежат перколированной сети и, следовательно, не будут поддерживать нейтрализацию заряда во время фотоэмиссионного эксперимента. Таким образом, элемент Si 2p, принадлежащий чистому кремнию, был подогнан (с использованием фона Ширли) двумя пиками, а элемент оксида кремния — только одним.Последнее является стандартным подходом даже для пленок кристаллического кремния (29). Предполагая случайный порядок микрочастиц Si в пленке, мы можем исключить эффекты дифракции фотоэлектронов, и тогда толщина оксида d _oxy будет равна 1,27 нм, следуя процедуре, описанной в [5]. 29 и с использованием эффективной длины затухания фотоэлектрона λ _oxy = 2,96 нм для природного оксида кремния.

Характеристика микрочастиц Si. ( A ) XPS-измерения с верхней поверхности слоя Si / SU8.Пик с низкой энергией связи соответствует чистому Si, а пик с высокой энергией представляет собой SiO ₂ . Сравнивая относительные интенсивности этих двух пиков и принимая во внимание длину затухания фотоэлектронов, мы оцениваем толщину оксида d _oxy до 1,27 нм. ( B ) Распределение микрочастиц Si по размерам, измеренное с использованием подхода анализа изображений с использованием SEM-изображений частиц.

При рассмотрении размера частиц Si важно помнить, что подвижность электронов значительно уменьшается с увеличением размера кристаллических доменов Si (1), поскольку волновая функция электронов рассеивается на границах раздела.Следовательно, микропроцессоры Si интегрированы в полимерное связующее (SU8), чтобы получить слой толщиной менее 5 мкм и гарантировать, что путь носителя электронного заряда между двумя электродами, охватывающий слой Si, будет проходить только через один или только несколько индивидуальных Si мкП. Измеренное распределение частиц Si по размерам представлено на рис. 1 B . Чтобы локализовать ограничение тока диода на границах раздела частица Si / электрод, мы выбрали n-легированный кристаллический Si с уровнем легирования ∼10 ¹⁸ см ⁻³ из-за его высоких характеристик подвижности и проводимости.Микрочастицы Si вводятся вдоль поверхности слоя прекурсора SU8.

В наиболее упрощенной версии диодное устройство будет состоять из микропроцессоров n-Si, зажатых между двумя электродами (рис. 2 A , I ). По сравнению с обычным МДП-туннелем или диодом Шоттки, предложенная геометрия эквивалентна двум МДП-диодам, подключенным спереди к фронту. Если два МДП-диода идентичны, очень слабый ток должен проходить через структуру либо в прямом, либо в обратном смещении. Так обстоит дело с устройством, состоящим из частиц Si с их естественным оксидом (толщина ∼12.7 Å) в SU8, зажатой между двумя алюминиевыми электродами (рис. 2 A , I ). Измеренные ВАХ (рис. 2 B ) для этого устройства показывают низкий уровень тока около 10 ⁻⁷ A и практически полное отсутствие выпрямления тока. Чтобы ввести выпрямление тока (асимметричную структуру устройства) в кривую I – V и увеличить плотность тока, мы заменили верхний электрод Al / Al ₂ O ₃ проводником, не содержащим оксидов.В качестве первого кандидата мы включаем проводящий уголь, который легко печатается в виде пасты для трафаретной печати (рис. 2 A , II ). Верхний контактный диод МДП включает только тонкий слой оксида кремния (толщина ∼12,7 Å), тогда как нижний контактный диод объединяет слои кремния и оксида алюминия [толщина, 10–30 Å (30, 31)], соединенные между собой. серии. Однако, поскольку углеродная паста может проникать через трещины в слое Si-in-SU8, создавая короткие замыкания, выход этого производственного процесса довольно низок (31%).Все устройства с высокими токами утечки, в которых заряды проходят по проникающему углеродному контакту непосредственно к алюминиевому нижнему контакту, имеют высокую плотность тока (> 10 9 10 50 -4 9 10 51 A) и зависимость омического тока от напряжения без какого-либо выпрямления (пунктирная кривая , Рис.2 B ). Чтобы предотвратить возможность проникновения углеродного контакта через слой Si μP-in-SU8, мы добавили второй аналогичный слой поверх первого слоя после сшивки. С этим более толстым слоем Si μP-in-SU8 эффекты короткого замыкания были значительно уменьшены, на что указывает более низкий уровень тока (III на рис.2 B ), но, к сожалению, плотность тока и коэффициент выпрямления слишком малы для практического применения. Из этих экспериментов мы пришли к выводу, что требуемый дополнительный слой должен быть проводником, не содержащим оксидов, который можно печатать поверх первого слоя Si-in-SU8. Поэтому мы обращаем внимание на силицид металлов, семейство материалов с высокой проводимостью, которые, как известно, устойчивы к окислению (32, 33). Мы измельчали ​​порошок NbSi ₂ на микрочастицы, добиваясь того же среднего размера микрочастиц, что и микрочастиц Si (рис.S1), а затем напечатал слой NbSi ₂ -in-SU8 (менее 5 мкм) поверх слоя Si-in-SU8. Затем устройство было завершено путем печати верхнего электрода из углеродной пасты (рис. 2 A , IV ). Только 6% этих устройств закорочены, 50% из них имеют коэффициент выпрямления ниже 10. Следовательно, 44% диодов из углерода: NbSi ₂ -в-SU8: Si-в-SU8: Al имеют выпрямление. > 10, и из них все устройства показывают частоту среза выше 0,4 ГГц. Для статистического сравнения между различными структурами, показанными на рис.2 A , II — IV , для каждого из них изготовлены партии по 16 устройств. Из этой статистики ясно, что структура IV имеет наилучшую доходность и производительность (см. Сводку в Таблице S1). Выпрямление измеряется при 1 В; амплитуда, необходимая для демонстрации концепции электронной этикетки в этой статье.

Изучение различных архитектур устройств. ( A ) Различные конструкции устройства протестированы перед проектированием окончательной конструкции устройства.( B ) I – V кривые различных структур устройства.

Поперечное сечение окончательной конструкции устройства схематично показано на рис. 3 A . Процесс изготовления начинается с трафаретной печати сухих частиц Si поверх нанесенного струйной печатью слоя SU8, нанесенного на алюминиевую подложку. Затем частицы прижимаются ламинатором для контакта с алюминиевой подложкой через связующее. Сухие частицы NbSi ₂ наносятся методом трафаретной печати с использованием аналогичного процесса.Связующее вещество SU8 сшивается в конце каждого этапа. Для окончательной доработки диода угольные и серебряные чернила затем наносятся методом трафаретной печати и отверждаются. Причина добавления углеродного контакта состоит в том, чтобы сформировать контакт для частиц NbSi ₂ , в то время как дополнительный слой Ag напечатан для дальнейшего увеличения проводимости верхнего контакта. Поперечное сечение полученного устройства на сканирующем электронном микроскопе вместе с видом сверху представлено на рис. 3 B – D .

Структура устройства. ( A ) Схема устройства в разрезе.( B ) СЭМ-изображение поперечного сечения устройства, на котором отчетливо видны все слои, кроме алюминиевой подложки. На вставке показано поперечное сечение другого устройства, на котором виден слой алюминия. ( C и D ) Вид устройства сверху.

Средняя кривая I – V , основанная на 16 репрезентативных образцах, показана на рис. 4 A . Пороговый ток 3 мкА определяется как предел между включенным и выключенным состояниями диода, поскольку это минимальный ток, необходимый для переключения электрохромного дисплея за достаточно короткое время (десятки секунд).Согласно этому определению, среднее напряжение включения составляет около 1 В. Случайное распределение размеров частиц и расстояний и, следовательно, толщина изолятора на пути заряда приведет к некоторому изменению характеристик устройства, давая диапазон включения. напряжения для различных устройств и очень низкая амплитуда тока для определенного процента изготовленных устройств (которые выбрасываются). Площадь поверхности образцов колеблется от 2 × 10 ⁴ до 8 × 10 ⁴ мкм ² .Мы сообщаем результирующую амплитуду тока, а не плотность тока, потому что ток в устройстве не распределяется равномерно по всей площади поверхности контактов и слоев μP-in-SU8, а скорее следует динамике токовой нити. Следовательно, текущий уровень не масштабируется линейно с площадью поверхности, по крайней мере, не для небольшого изменения площадей активных устройств, которые мы используем в наших экспериментах (см. Рис. S2). При увеличении площади диодов увеличивается риск коротких замыканий из-за трещин или точечных отверстий в связующем, а также уменьшается рабочая полоса пропускания устройства, поскольку величина паразитной емкости напрямую связана с площадью поверхности.

Характеристики постоянного тока и АЧХ. ( A ) Средняя кривая I – V , основанная на 16 типичных устройствах. Столбики ошибок показывают SD и, таким образом, представляют диапазон напряжения, необходимый для получения определенного уровня тока. Используя порог 3 мкА, который мы определили как предел включения / выключения для устройства, для включения диода требуется среднее входное напряжение 1 В. На вставке показаны два разных механизма тока для разной толщины изолятора.( B ) Частотная характеристика устройства с входной мощностью 3 Вт.

Средняя частотная характеристика типичного образца, измеренная при подаче входного сигнала мощностью 3 Вт, показана на рис. 4 B . Расчетная частота среза (точка половинной мощности) устройства составляет около 1,6 ГГц.

После отбраковки устройств с низкими токовыми характеристиками или плохим коэффициентом выпрямления тока 77% оставшихся образцов показывают частоту среза выше 1 ГГц, а 33% демонстрируют частоту среза около 1.6 ГГц. Измерения характеристик постоянного тока были повторены через 2 года на партии из 30 устройств. При 2 В, когда все устройства заведомо находятся в состоянии «включено», 60% образцов сохраняют более половины своего начального тока, а 64% из них сохраняют более половины своего первоначального коэффициента выпрямления. Для дальнейшего исследования надежности устройств одно из устройств было оставлено работать с входной частотой 1 ГГц в течение 1 часа, что составляет 3,6 × 10 ¹² цикла. Уменьшения выходного сигнала не обнаружено. Учитывая, что эти устройства не были закрыты или инкапсулированы, приведенные выше данные свидетельствуют о высокой надежности.

Как показано выше, рабочая частота нашего печатного диода достигает 1,6 ГГц. Выходной сигнал мобильного телефона, работающего в диапазоне GSM, захваченный антенной приемника, таким образом, в принципе может быть выпрямлен нашим диодом для создания постоянного напряжения, которое можно использовать для питания печатной электроники, такой как электрохромный индикатор дисплея. Чтобы оценить наш печатный диод в таком приложении, была изготовлена ​​простая интегральная схема. Полностью печатная схема была изготовлена ​​на подложке из полиэтилентерефталата и включает антенну из алюминиевой фольги, наш диод и электрохромный полимерный (EC) дисплей (34) на основе поли (3,4-этилендиокситиофена) полистиролсульфоната (рис.5). Антенна предназначена для захвата электромагнитного сигнала мобильного телефона, работающего в диапазоне GSM. Сигнал, передаваемый с мобильного телефона во время звонка, передается на антенну этикетки, а затем выпрямляется диодом и используется для питания переключения ЖК-дисплея. Максимальная мощность, производимая мобильным телефоном, достигает 2 Вт, но только часть излучаемой энергии может быть направлена ​​на диод из-за потерь на пути при беспроводной передаче сигнала. Несмотря на это, диод выпрямляет сигнал и вырабатывает напряжение постоянного тока, достаточное для переключения дисплея EC.Измерения постоянного тока показывают средний ток 19 мкА при прямом смещении 2 В и коэффициент выпрямления около 100 при 1 В. Частота среза наших диодов составляет около 1,6 ГГц, а частота передачи телефона GSM находится на уровне 1,8. ГГц. Несмотря на это, все еще достаточно энергии, передаваемой на антенну и выпрямленной печатным диодом, чтобы обеспечить быстрое переключение печатного элемента отображения EC. В оптимальных условиях для переключения цвета индикатора ЭК-дисплея с прозрачного на прозрачный (рис.5 A ) до темно-синего (рис. 5 C ). Полное переключение печатного электрохромного дисплея можно увидеть в Movie S1.

Демонстрация приложения e-label (Movie S1). ( A ) Схема антенна – диод – индикатор. ( B ) Во время вызова держите мобильный телефон близко к антенне. Дисплей начинает включаться. ( C ) Дисплей включается через 10 с.

Полулогарифмические I – V характеристики прибора, записанные в диапазоне температур от 150 до 325 К, показаны на рис.6 А . Операция УВЧ указывает на то, что механизм выпрямления, а точнее увеличение тока выше 0,5 В при прямом смещении (рис. 6 A ), происходит из-за очень быстрого процесса инжекции или смещения заряда, возможно, туннельного (35). Обратите внимание, что ток ниже 0,7 В при прямом смещении и при всех напряжениях при обратном смещении сильно зависит от температуры. Напротив, при прямом смещении выше 0,7 В уровень тока выше и почти полностью не зависит от температуры (рис.6 А ). Это особенность, характерная для туннельного тока Фаулера – Нордхейма (ФН) (28).

Оценка модели. ( A ) Температурная зависимость вольт-амперных характеристик на полулогарифмическом графике. На вставке показана упрощенная зонная диаграмма контакта Al – Si. Как упоминалось в тексте, на границе раздела между изоляторами также, скорее всего, будут состояния ловушки, но они не показаны на рисунке из-за отсутствия количественной информации.( B ) Два токовых вклада (термоэлектронный и туннельный токи), а также сумма этих токовых вкладов, моделирующих экспериментальные данные при T = 300 K. ( C ) Два токовых вклада в полулогарифмическом масштабе и сумма этих вкладов тока, моделирующих экспериментальные данные при T = 300 K.

Поскольку толщина оксида между частицами Si и частицами NbSi ₂ меньше, чем между частицами Si и алюминиевым электродом, мы полагаем, что ток в первую очередь ограничивается энергетикой контакта Al – Si.Этот тип пакета MIS был изучен теоретически и экспериментально с точным контролем над процессом роста и толщиной слоя в прошлом (36⇓⇓⇓⇓⇓⇓ – 43). Однако численные значения, рассчитанные для различных параметров в предыдущих исследованиях, нельзя напрямую использовать для моделирования и сравнения здесь, потому что наше устройство имеет совершенно другую структуру, которая включает частицы случайной формы, оксидные слои с неоднородными свойствами и органическое связующее. Хотя вся теория моделирования полупроводниковых устройств основана на плоских контактах, мы полагаем, что с некоторыми упрощениями поведение устройства можно аппроксимировать с помощью классических моделей полупроводников.Из-за наличия поверхностных состояний на границе раздела Si – SiO ₂ уровень Ферми Si закреплен, и высота барьера не может быть рассчитана из разницы между работой выхода металла и сродством к электрону Si [как это будет в случае плотного контакта металла с полупроводником (28)]. Схематическая иллюстрация зонной диаграммы контакта Al – Si приведена на вставке на рис. 6 A , включая значения для Si / SiO ₂ и Al / Al ₂ O ₃ высоты барьера (3.1 и 2,8 эВ соответственно) (44, 45). Применение положительного смещения к Al снижает E _F металла по сравнению с Si и, таким образом, изгибает полупроводниковые полосы вниз, вызывая уменьшение высоты барьера для зарядов. Если толщина изоляционного слоя меньше 50 ÅA, может произойти прямое туннелирование. В этом случае ток будет соответствовать модели термоэлектронной эмиссии, умноженной на коэффициент вероятности туннелирования. Мы предполагаем, что прямое туннелирование происходит при низких напряжениях в области контакта между частицами Si и мягкой пленкой Al в основном через тонкие оксидные пути, потому что ни один из других механизмов туннелирования не может создавать такие высокие уровни тока, которые мы получаем в устройстве с этим диапазоном напряжения.При более высоких напряжениях ток также может проходить через изолирующие области с немного большим расстоянием Si – Al, как показано на вставке на рис. 4 A , через другие механизмы туннелирования, в основном FN и Frenkel-Poole (FP) ( 46, 47). Более того, помимо поверхностных состояний на границе раздела между полупроводником и диэлектриком, в слоях изолятора и на границе раздела между изоляторами существуют другие состояния ловушек, которые могут влиять на ток. Однако, исходя из того факта, что ток не зависит от температуры при высоких напряжениях, мы полагаем, что туннелирование FN является доминирующим механизмом.Поэтому здесь представлена ​​упрощенная модель, основанная на прямом туннелировании при низких напряжениях плюс туннелирование FN, которое складывается при высоких напряжениях. Хотя другие механизмы, такие как FP-туннелирование, безусловно, могут быть ответственны за часть тока, особенно в промежуточном диапазоне напряжений, мы воздерживаемся от попытки модели, включающей все возможные механизмы тока, потому что количество переменных было бы слишком большим.

Эволюция тока в зависимости от напряжения для туннелирования FN может быть выражена следующим образом (28, 48): I = C1V2exp (−C2V), [1] где C1 и C2 являются функциями эффективной массы электрона и туннельного барьера.Модель Шоттки, основанная на теории термоэлектронной эмиссии (28, 49), очень хорошо воспроизводит экспериментальные данные для низковольтной области, где ток FN пренебрежимо мал (пунктирная линия на рис. 6 B и C ), но он отклоняется от данных при увеличении напряжения. Комбинация термоэлектронной эмиссии и тока FN (пунктирная линия на рис. 6 B и C ) воспроизводит измеренную нами эволюцию I – V при высоких напряжениях.

В модели с двумя туннельными механизмами переноса полное отношение тока к напряжению устройства может быть выражено как линейная комбинация туннельного термоэмиссионного тока (49, 50) (первый член) и туннельного тока FN (второй член). : I = α1TtI0exp (q (V − IRs) nkT) [1 − exp (−q (V − IRs) kT)] + α2C1V2exp (−C2V), [2] где α1 и α2 — константы, представляющие относительный вклад каждого механизм туннелирования до полного тока, а I ₀ — обратный ток насыщения, который определяется следующим образом: I0 = AA ∗ T2exp (−qΦbkT), [3] где Φ _b — высота барьера , A — площадь поверхности, а A * — эффективная постоянная Ричардсона.Эта модель полностью воспроизводит температурную эволюцию характеристик I – V в прямом смещении (графики см. На рис. S3).

Туннельный ток прямого смещения неидеального диода с помощью термоэмиссии характеризуется последовательным сопротивлением R _s и коэффициентом идеальности n ( k — постоянная Больцмана, q — электронная плата). В нашем случае этот ток нужно умножить на коэффициент вероятности туннелирования T _t .Для извлечения параметров диода мы начали с определения параметров тока термоэмиссии в области низких напряжений, где туннельный ток ФН незначителен. Процедура извлечения этих параметров подробно описана в SI Text . Значения n , R _s и Φ _b при комнатной температуре оказались равными 2,9, 0,3 МОм и 0,21 эВ, соответственно. Коэффициент термоэмиссионной части тока T _t AA * рассчитывается равным 3.88 × 10 ⁻¹² AK ⁻² . Высота барьера и коэффициент идеальности зависят от температуры. При повышении температуры от 150 до 325 К коэффициент идеальности уменьшается с 4,4 до 2,8, а высота барьера увеличивается с 0,15 до 0,22 эВ. Обычно в контакте Al / n-Si ожидается низкая высота барьера и высокие значения коэффициента идеальности из-за наличия оксидного слоя (51).

Таким образом, мы продемонстрировали печатный диод с вертикальной структурой, работающий в УВЧ диапазоне.Измерения постоянного тока показывают средний ток 19 мкА при прямом смещении 2 В и коэффициент выпрямления около 100 при 1 В. Срок службы устройства составляет более 2 лет. Согласно измеренной частотной характеристике диодов, их частота среза составляет около 1,6 ГГц, но их выходная мощность все еще достаточно высока, чтобы переключать печатный органический дисплей на частоту GSM 1,8 ГГц. Эти диоды могут использоваться в простой схеме для выпрямления сигнала переменного тока и преобразования его в постоянный ток, а поскольку они могут работать на частотах GSM, можно просто использовать сигнал мобильного телефона в качестве источника входного сигнала переменного тока.Диод вместе с антенной можно использовать для переключения печатного органического дисплея с помощью сигнала обычного мобильного телефона.

Материалы и методы

Порошок кремния получают с использованием кремниевой пластины, легированной Sb, с удельным сопротивлением 0,01–0,02 Ом · см. Сначала 4-дюймовую пластину разбивают на мелкие кусочки с помощью молотка. Затем детали измельчаются в шаровой мельнице при 300 об / мин в течение 16 часов в планетарной шаровой мельнице RETSCH PM 100. Наиболее крупные частицы отделяются от порошка, диспергированного в ацетоне, путем осаждения под действием силы тяжести в цилиндрической трубке.После этого этапа добавляют еще ацетона, и дисперсию центрифугируют с MSE Mistral при 130 × г в течение 10 мин. Суспензия, содержащая мельчайшие частицы, отбрасывается, а донный осадок собирается. Средний размер частиц в полученном порошке составляет около 0,7 мкм, но также включает частицы размером до 5 мкм и множество мелких частиц менее 0,5 мкм; более мелкие частицы, вероятно, не влияют на ток в устройстве, но и не вызывают серьезного ухудшения характеристик.

Для фракционирования порошка силицида ниобия первые 20 г порошка силицида ниобия (99,85% металла) смешивают с 8 г циклогексанона и измельчают в шаровой мельнице в течение 16 часов в планетарной шаровой мельнице RETSCH PM 100. После этого используются гравитационное осаждение и центрифугирование для отделения мельчайших частиц от остальной части порошка, имеющего целевой средний размер, аналогичный микропроцессорам кремния.

Устройство напечатано поверх алюминиевого электрода на подложке из полиэтилентерефталата и соединено с другим алюминиевым электродом рядом с первым посредством проводящей углеродной пасты.Рисунок алюминиевой подложки изготовлен методом фотолитографии из алюминия толщиной 50 нм, напыленного на фольгу из ПЭТ. Фоторезист SU8 2010 разбавляют изопропанолом до 15% (вес / вес) и наносят трафаретную печать на алюминиевый электрод в качестве связующего, удерживающего частицы кремния. Затем частицы кремния наносятся трафаретной печатью поверх слоя SU8. Частицы прессуются с помощью машины для ламинирования под давлением 3 бар, чтобы обеспечить плотный контакт с алюминиевым слоем. Затем образец подвергается воздействию УФ-света в течение 1 мин и нагревается при 95 ° C в течение 2 мин для затвердевания SU8.Слой частиц NbSi ₂ со средним диаметром 0,7 мкм наносится трафаретной печатью на второй слой SU8 поверх первого слоя Si таким же образом. Чтобы завершить устройство, углеродная паста наносится трафаретной печатью поверх слоя NbSi ₂ -in-SU8, чтобы обеспечить перемычку к алюминиевой контактной площадке, используемой для зондирования. После отверждения образцов при 105 ° C в течение 5 минут слой пасты Ag наносится трафаретной печатью поверх угля для дальнейшего уменьшения импеданса моста. Конструкция конечного устройства представлена ​​на рис.3 C и D . Площадь напечатанного слоя Si составляет от 2 × 10 ⁴ до 8 × 10 ⁴ мкм ² .

Измерения характеристик диодов при постоянном токе выполняются с помощью анализатора полупроводниковых параметров Agilent 4155B. Для высокочастотных измерений одиночный гармонический сигнал генерируется с помощью генератора сигналов Agilent 8665B и подается на устройство с помощью зонда Cascade Microtech Air Coplanar Probe (ACP). Затем выходной сигнал устройства передается на фильтр нижних частот с помощью другого ACP.Уровень постоянного тока выходного сигнала измеряется с помощью осциллографа Tektronix TDS 3034 с нагрузкой 1 МОм, а частота входного сигнала изменяется в диапазоне от 10 МГц до 6 ГГц. Когда рабочая частота достигает диапазонов HF и UHF, система должна быть проанализирована в соответствии с теорией линий передачи. Одной из наиболее важных проблем при таком измерении является отражение сигнала в нескольких точках цепи, где импедансы двух сторон перехода не совпадают. В нашем случае основной причиной отражения сигнала является само устройство, потому что это нелинейное устройство с неизвестным и явно зависящим от частоты импедансом, тогда как остальная часть схемы (кабели и зонды) имеет импеданс 50 Ом.Следовательно, выходной сигнал колеблется с увеличением частоты. Поскольку невозможно полностью устранить отражения сигнала в широком диапазоне частот, мы повторили измерение с несколькими комбинациями аттенюаторов на 1 дБ и нагрузок RC ( R = 50 Ом и C = 100 пФ) в переходы с самыми высокими отражениями, пытаясь уменьшить отраженные сигналы. Одна из измерительных установок, используемых для высокочастотных измерений, показана на рисунке S4. Несмотря на то, что колебания V _из vs.частота варьируется в зависимости от измерительной установки, все они показывают схожую тенденцию, которая интерпретируется как фактическая частотная характеристика диода с использованием метода усреднения.

Для определения температурной зависимости тока образцы зондировали на станции криогенных датчиков и измеряли вольт-амперную характеристику с помощью системы определения характеристик полупроводников Keithley 4200.

Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (XPS) была проведена на образцах, приготовленных ex situ с использованием монохроматизированного Al Kα (hν = 1,486.6 эВ) рентгеновский источник и полусферический анализатор Scienta-200. Электронная пушка использовалась для нейтрализации образца во время измерений XPS из-за низкой проводимости образца. Положение эталонной энергии в спектрах XPS было пиком C 1s, где самая низкая энергия связи C 1s была установлена ​​на 284,8 эВ (52).

Для характеристики распределения микрочастиц Si по размерам частицы диспергировали в гексаметилдисилоксане с образованием гидрофобной оболочки, предотвращающей их слипание друг с другом.Затем дисперсию отлили на подложке из алюминия и высушили. Был сделан ряд изображений SEM, и для каждого изображения был проведен анализ размера частиц с использованием онлайн-инструмента SIMAGIS live для анализа изображений. Данные о распределении размеров всех изображений были собраны для генерации окончательной статистики распределения по размерам.

Благодарности

Мы благодарим Ларса Петтерсона и Дункана Платта (Acreo) и профессора Роберта Форххаймера [Департамент электротехники (Institutionen för Systemteknik) Университета Линчёпинга] за помощь в высокочастотных измерениях и Анну Мальмстрём (Acreo) за помощь в лаборатории и готовим макет схемы.Мы благодарим VINNOVA (2012-01607), Европейский фонд регионального развития через Tillväxtverket (проект PEA-PPP) и Фонд Кнута и Алисы Валленберг (проект Power Paper, KAW 2011.0050). М.Б. признает Фонд Önnesjö Foundation, X.C. признает Программу расширенного функционального материала в Университете Линчёпинга и X.L. выражает благодарность Шведскому исследовательскому совету Linnaeus Grant LiLi-NFM.

Сноски

• Авторский вклад: Н.С., М.Р., П.C., X.W., M.S., P.A.E., P.N., D.N., H.H., L.A., X.C., I.E., M.B. и G.G. спланированное исследование; N.S., M.R., X.W., M.S., P.A.E., M.N., D.N., X.L. и M.F. проведенное исследование; X.W. приготовили порошки Si и NbSi ₂ ; M.S., P.N., X.C. и I.E. курированная часть проекта; М.Б. и Г. курировал проект; Н.С., X.L., M.F., X.C. и I.E. проанализированные данные; и N.S., X.C. и I.E. написал газету.

• Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

• Эта статья представляет собой прямое представление PNAS.

• См. Комментарий на стр. 11917.

• Эта статья содержит вспомогательную информацию на сайте www.pnas.org/lookup/suppl/doi:10.1073/pnas.1401676111/-/DCSupplemental.

% PDF-1.5 % 1 0 объект > эндобдж 4 0 obj (Абстрактный) эндобдж 5 0 obj > эндобдж 7 0 объект (Саммендраг) эндобдж 8 0 объект > эндобдж 10 0 obj (Благодарности) эндобдж 11 0 объект > эндобдж 14 0 объект (Содержание) эндобдж 15 0 объект > эндобдж 18 0 объект (Вступление) эндобдж 19 0 объект > эндобдж 22 0 объект (Теория) эндобдж 23 0 объект > эндобдж 26 0 объект (Кристаллические материалы) эндобдж 27 0 объект > эндобдж 30 0 объект (Дефекты кристалла) эндобдж 31 0 объект > эндобдж 34 0 объект (Распространение) эндобдж 35 0 объект > эндобдж 38 0 объект (Физика полупроводников) эндобдж 39 0 объект > эндобдж 42 0 объект (Электронные диапазоны энергии) эндобдж 43 0 объект > эндобдж 46 0 объект (Генерация носителя заряда) эндобдж 47 0 объект > эндобдж 50 0 объект (Концентрация носителя заряда) эндобдж 51 0 объект > эндобдж 54 0 объект (Рекомбинация и захват) эндобдж 55 0 объект > эндобдж 58 0 объект (pn-переход) эндобдж 59 0 объект > эндобдж 62 0 объект (Солнечные батареи) эндобдж 63 0 объект > эндобдж 66 0 объект (Принципы работы и спектральный отклик) эндобдж 67 0 объект > эндобдж 70 0 объект (Тандемные солнечные элементы) эндобдж 71 0 объект > эндобдж 74 0 объект (Контакты, пассивированные оксидом туннеля) эндобдж 75 0 объект > эндобдж 78 0 объект (Cu2Zn \ (Sn, Ge \) S4 для Si Tandem \ 040Applications) эндобдж 79 0 объект > эндобдж 82 0 объект (Обоснование) эндобдж 83 0 объект > эндобдж 86 0 объект (Рост пленок Cu2ZnSnS4) эндобдж 87 0 объект > эндобдж 90 0 объект (Расчет ширины запрещенной зоны по соотношению Ge / Sn) эндобдж 91 0 объект > эндобдж 94 0 объект (Монолитный тандемный солнечный элемент ЦЗТС-на-Си) эндобдж 95 0 объект > эндобдж 98 0 объект (Экспериментальные методы — изготовление) эндобдж 99 0 объект > эндобдж 102 0 объект (TOPCon по обработке Si) эндобдж 103 0 объект > эндобдж 106 0 объект (Химическое осаждение из паровой фазы) эндобдж 107 0 объект > эндобдж 110 0 объект (Осаждение атомного слоя) эндобдж 111 0 объект > эндобдж 114 0 объект (Осаждение в химической ванне) эндобдж 115 0 объект > эндобдж 118 0 объект (Физическое осаждение из паровой фазы) эндобдж 119 0 объект > эндобдж 122 0 объект (Термическое и электронно-лучевое испарение) эндобдж 123 0 объект > эндобдж 126 0 объект (Нанесение распылением) эндобдж 127 0 объект > эндобдж 130 0 объект (Экспериментальные методы — характеристика) эндобдж 131 0 объект > эндобдж 134 0 объект (Масс-спектрометрия вторичных ионов) эндобдж 135 0 объект > эндобдж 138 0 объект (Физика распыления и ионизации) эндобдж 139 0 объект > эндобдж 142 0 объект (Анализ) эндобдж 143 0 объект > эндобдж 146 0 объект (Количественная оценка) эндобдж 147 0 объект > эндобдж 150 0 объект (Приборы) эндобдж 151 0 объект > эндобдж 154 0 объект (Дифракция рентгеновского излучения) эндобдж 155 0 объект > эндобдж 158 0 объект (Оптическая эмиссия тлеющего разряда \ 040Spectroscopy) эндобдж 159 0 объект > эндобдж 162 0 объект (bold0mu mumu — Распад фотопроводимости, обнаруживаемый волнами) эндобдж 163 0 объект > эндобдж 166 0 объект (Измерения емкости и напряжения) эндобдж 167 0 объект > эндобдж 170 0 объект (Глубокоуровневая нестационарная спектроскопия) эндобдж 171 0 объект > эндобдж 174 0 объект (Принцип действия) эндобдж 175 0 объект > эндобдж 178 0 объект (Генерация спектра DLTS) эндобдж 179 0 объект > эндобдж 182 0 объект (Извлечение данных и физическая интерпретация) эндобдж 183 0 объект > эндобдж 186 0 объект (Сканирующая электронная микроскопия) эндобдж 187 0 объект > эндобдж 190 0 объект (Результаты и обсуждение) эндобдж 191 0 объект > эндобдж 194 0 объект (SIMS и GDOES как инструменты для изучения градиента Ge в CZTGS) эндобдж 195 0 объект > эндобдж 198 0 объект (Базовые приготовления) эндобдж 199 0 объект > эндобдж 202 0 объект (Результаты SIMS) эндобдж 203 0 объект > эндобдж 206 0 объект (Результаты GDOES) эндобдж 207 0 объект > эндобдж 210 0 объект (Обсуждение) эндобдж 211 0 объект > эндобдж 214 0 объект (Взаимодействие с синтезом CZTS и его влияние на производительность устройства) эндобдж 215 0 объект > эндобдж 218 0 объект (Травление CZTS и / или TiN после осаждения) эндобдж 219 0 объект > эндобдж 222 0 объект (Si с TOPCon — измерения срока службы) эндобдж 223 0 объект > эндобдж 226 0 объект (Si с TOPCon — Результаты SIMS) эндобдж 227 0 объект > эндобдж 230 0 объект (Si без TOPCon — результаты SIMS) эндобдж 231 0 объект > эндобдж 234 0 объект (Si без TOPCon — результаты DLTS) эндобдж 235 0 объект > эндобдж 238 0 объект (Изготовление монолитных тандемных солнечных элементов) эндобдж 239 0 объект > эндобдж 242 0 объект (Детали эксперимента) эндобдж 243 0 объект > эндобдж 246 0 объект (Оптимизация осаждения CZTS на Si) эндобдж 247 0 объект > эндобдж 250 0 объект (Морфология и кристалличность) эндобдж 251 0 объект > эндобдж 254 0 объект (Характеристики устройства) эндобдж 255 0 объект > эндобдж 258 0 объект (Обсуждение) эндобдж 259 0 объект > эндобдж 262 0 объект (Резюме) эндобдж 263 0 объект > эндобдж 266 0 объект (Заключение) эндобдж 267 0 объект > эндобдж 270 0 объект (Предложения по дальнейшей работе и улучшениям) эндобдж 271 0 объект > эндобдж 274 0 объект (Библиография) эндобдж 275 0 объект > эндобдж 278 0 объект (Элементы, обнаруженные с помощью SIMS) эндобдж 279 0 объект > эндобдж 282 0 объект (Синтез CZTS в тандемном производстве) эндобдж 283 0 объект > эндобдж 288 0 объект > транслировать x ڍ Tn0 + x $ pyl «EZAXԒQ; iz (t6 | oͣ ٵ VD * A (R> KukO5FK, Hv = LVqh3) W-Q% 1I2.