柔性电子制造：材料、器件与工艺 [Micro Nano Manufacturing] 下载 mobi epub pdf 电子书 2024

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内容简介

　　《柔性电子制造：材料、器件与工艺》针对柔性显示、能源、传感等新型电子器件高效高精制造需求，从材料、器件与工艺等方面系统介绍了柔性电子制造的前沿研究领域及其进展，主要内容包括：柔性电子的功能材料、柔性功能器件、柔性电子力学与表征、薄膜沉积与器件封装、微纳图案化工艺、卷到卷制造系统以及柔性电子技术应用与展望。
　　《柔性电子制造：材料、器件与工艺》对电子器件设计与制造、MEMS与微纳制造、光机电一体化等领域的科研和工程人员具有重要的参考价值，同时适合作为机械制造、电子信息、材料、物理、化学等高等院校相关专业的研究生教材或参考书。

内页插图

目录

微纳制造的基础研究学术著作丛书》序
序
前言
第1章 柔性电子技术概述
1．1 引言
1．2 柔性电子的发展历程
1．3 柔性电子器件基本结构
1．3．1 电子元件
1．3．2 柔性基板
1．3．3 互联导体
1．3．4 密封层
1．4 柔性电子制造关键技术
1．4．1 多功能电子材料
1．4．2 低成本制造工艺
1．4．3 电子器件可靠性
1．5 柔性电子制造的挑战
参考文献

第2章 柔性电子的功能材料
2．1 柔性电子的材料要求
2．2 材料的选择与制备
2．3 柔性电子绝缘材料
2．3．1 绝缘性
2．3．2 介电性
2．3．3 电击穿
2．3．4 电场极化
2．4 柔性电子半导体材料
2．4．1 硅半导体
2．4．2 金属氧化物半导体
2．4．3 有机聚合物半导体
2．5 柔性电子导体材料
2．5．1 金属导体
2．5．2 聚合物导体
2．5．3 纳米材料导体
2．6 柔性电子基板材料
2．7 电致发光材料
2．8 光伏材料
2．8．1 光伏发电原理
2．8．2 电子给体材料与受体材料
2．8．3 光伏器件结构
参考文献

第3章 柔性功能器件
3．1 薄膜晶体管
3．1．1 晶体管结构形式
3．1．2 晶体管T作原理
3．1．3 有机／无机晶体管
3．1．4 晶体管性能表征
3．2 柔性传感器
3．2．1 半导体传感器
3．2．2 应变式传感器
3．2．3 光传感器
3．2．4 物理化学传感器
3．2．5 电容传感器
3．2．6 压电传感器
3．3 柔性太阳能电池
3．3．1 肖特基型太阳能电池
3．3．2 pn异质结太阳能电池
3．3．3 染料敏化太阳能电池
3．3．4 有机／聚合物电池
参考文献

第4章 柔性电子多层膜结构力学与表征
4．1 引言
4．2 薄膜一基板结构
4．2．1 膜一基结构概述
4．2．2 薄膜应力来源
4．2．3 大变形结构设计
4．3 膜一基结构失效模式
4．3．1 膜一基结构断裂机理
4．3．2 膜一基结构裂纹扩展
4．3．3 膜一基结构分层行为
4．3．4 膜一基结构竞争断裂行为
4．4 膜一基结构弯曲
4．4．1 薄膜弯曲
4．4．2 膜一基结构的弯曲
4．4．3 薄膜边缘的应力集中
4．5 膜一基结构屈曲
4．5．1 屈曲基本理论
4．5．2 膜一基结构的单向屈曲
4．5．3 膜一基结构的双向屈曲
4．5．4 膜一基结构后屈曲分析
4．5．5 薄膜几何尺寸对膜一基结构屈曲的影响
4．5．6 膜一基结构可控屈曲
4．5．7 膜一基界面结合缺陷诱导屈曲
4．6 膜一基结构机械性能测量与表征
4．6．1 X射线衍射法表征残余应力
4．6．2 微拉曼光谱散射测残余应力
4．6．3 拉伸法表征膜一基界面机械性能
4．6．4 划痕法表征膜一基界面机械性能
4．6．5 压痕法表征薄膜机械性能
4．6．6 弯曲测试法表征薄膜机械性能
4．6．7 剪切法表征膜一基界面机械性能
4．6．8 屈曲测试法表征薄膜机械性能
参考文献

第5章 薄膜沉积与器件封装
5．1 引言
5．2 物理气相沉积
5．2．1 常规物理气相沉积
5．2．2 离子镀
5．3 化学气相沉积
5．3．1 热激活化学气相沉积
5．3．2 等离子体增强化学气相沉积
5．3．3 金属有机化合物化学气相沉积
5．3．4 光辅助化学气相沉积
5．3．5 分子束外延生长工艺
5．4 原子层沉积
5．5 薄膜封装
5．5．1 柔性电子器件封装要求
5．5．2 柔性电子器件失效原因
5．5．3 薄膜封装工艺
5．5．4 薄膜封装中的干燥剂集成
5．6 薄膜阻隔性能检测
5．6．1 湿度传感器法
5．6．2 称重法
5．6．3 钙测试法
5．6．4 质谱法测量
5．6．5 氧等离子体
参考文献

第6章 微纳图案化工艺
6．1 引言
6．2 光刻工艺
6．3 印刷工艺
6．4 软刻蚀工艺
6．4．1 弹性软图章制备
6．4．2 微接触印刷工艺
6．4．3 转移印刷工艺
6．5 纳米蘸笔直写工艺
6．5．1 工艺原理
6．5．2 热蘸笔直写工艺
6．5．3 电镀蘸笔直写工艺
6．5．4 纳米自来水笔直写工艺
6．5．5 DPN技术的阵列化
6．6 纳米压印工艺
6．6．1 纳米压印工艺机理
6．6．2 热压印工艺
6．6．3 紫外压印工艺
6．7 激光直写技术
6．8 喷墨打印工艺
6．8．1 传统喷墨打印工艺
6．8．2 电流体动力喷印工艺
参考文献

第7章 卷到卷制造技术
7．1 R2R制造工艺概况
7．1．1 R2R制造的优势与挑战
7．1．2 典型R2R系统组成
7．2 R2R制造对器件性能的影响
7．2．1 R2R工艺对几何参数的影响
7．2．2 R2R对器件电参数性能的影响
7．2．3 R2R工艺对器件可靠性的影响
7．3 R2R系统张力控制
7．3．1 基板张力波动机理
7．3．2 R2R基板张力波动控制
7．3．3 基板张力分布控制
7．4 R2R系统纠偏控制
7．4．1 基板横向动力学建模
7．4．2 R2R基板纠偏装置
7．4．3 纠偏控制方法
7．5 R2R集成制造系统
7．5．1 R2R薄膜沉积系统
7．5．2 R2R印刷制造工艺
7．5．3 R2R与纳米压印／微接触印刷
7．5．4 R2R流体自组装
参考文献

第8章 柔性电子应用
8．1 概述
8．2 柔性显示
8．2．1 电子纸
8．2．2 柔性AMOLED
8．2．3 可延展OLED
8．3 柔性能源
8．3．1 柔性薄膜太阳电池
8．3．2 智能服装
8．3．3 可延展电池
8．4 柔性通信
8．4．1 柔性RFID
8．4．2 可延展流体天线／导体
8．4．3 柔性通信雷达
8．5 柔性传感
8．5．1 人造电子皮肤
8．5．2 柔性光电传感器
8．5．3 柔性驱动
8．6 柔性医疗
8．6．1 柔性智能服饰
8．6．2 柔性植入式器件
8．6．3 表皮电子
参考文献

附录 中英文对照表
索引

前言/序言

　　柔性电子是将有机／无机薄膜电子器件制作在柔性塑料或薄金属基板上的新兴电子技术，因其独特的柔性／延展性以及高效、低成本制造工艺，在信息、能源、医疗、国防等领域具有广泛应用前景，如柔性显示器、印刷RFID、有机发光二极管OLED、薄膜太阳能电池和柔性X射线仪等。柔性电子技术已经并将开辟出许多创新的电子产品应用领域，从而带来一场电子技术革命。Science将有机电子技术进展列为2000年世界十大科技成果之一，与人类基因组草图、生物克隆技术等重大发现并列。柔性电子被美国、欧盟、日本、韩国等列为重点支持领域。英国2010年公布的新经济发展战略“建设英国的未来”中，将柔性电子作为其先进制造领域的首要发展方向；韩国制定了“韩国绿色IT国家战略”，2010年投资720亿美元发展OLED；日本2011年成立先进印刷电子技术研发联盟，重点发展印刷及薄膜技术；美国2012年的总统报告中，将柔性电子作为先进制造11个优先发展方向之一。我国政府高度关注和重视柔性电子技术的研究，国家自然科学基金“十三五”规划将柔性电子制造列为微纳制造的主要发展方向之一。
　　柔性电子需要在任意形状、柔性衬底上实现纳米特征一微纳结构一宏观器件大面积集成，涉及聚合物、金属、非金属、纳米材料等机电特性迥异材料的功能界面精确形成，对其制造技术提出了极大挑战。柔性电子制造过程通常包括：纳米聚合物材料制备一纳米薄膜沉积一微纳结构图案化一大面积互连封装，其关键是如何实现不同尺寸／材质的结构、器件和系统的跨尺度制造。传统微纳电子采用光刻、电子束和离子束刻蚀等硅基制造工艺实现微纳器件结自上而下微纳复合加工，由于其高昂的制造成本和对环境的苛刻要求很难满足柔性电子大面积、批量化、低成本制造要求。在纳米级薄膜制备、大面积微纳结构图案化、柔性电子器件高可靠封装等柔性电子制造关键技术方面，需要研究全新的制造原理、工艺与装备。
　　近年来，电子信息技术研究及应用发展迅猛，陆续出现了宏电子（macroelec-tronics）、塑料电子（plastic electronics）、印刷电子（printed electronics）、有机电子（organic electronics）、聚合体电子（polymer electronics）等与柔性电子相关的新型电子器件，其科学内涵、关键技术和应用领域相互交叉又不尽相同，亟待进一步研究、厘清和明确。柔性电子技术与产业发展同样遵循“一代材料、一代器件、一代工艺”的规律，正如硅基材料、固态电子和光刻技术是微电子赖以生存和发展的基石，柔性基材、有机电子和溶液化工艺将在柔性电子中发挥越来越重要的作用。
　　本书针对以上特点，从柔性电子器件的材料、器件、力学、工艺、制造和应用等方面进行系统叙述，力图全面展现柔性电子制造关键技术的研究现状和最新进展。本书共8章，第1章介绍了柔性电子技术的发展历程，阐述了柔性电子器件基本结构，提出了柔性电子制造关键技术及其挑战。第2～4章分别从材料、器件、结构等方面介绍了柔性电子的基本概念和特有性质，为阐述和理解柔性电子制造技术奠定基础：第2章介绍了柔性电子中常用的功能材料及其应用，特别强调溶液化电子功能材料；第3章介绍了柔性功能器件，包括薄膜晶体管、柔性传感器、柔性太阳能电池等；第4章介绍了柔性电子变形能力设计及检测表征方法，是不同于微电子设计的重要内容。第5～7章重点论述薄膜沉积、微纳结构图案化、卷到卷集成等柔性电子制造关键技术：第5章介绍了柔性电子薄膜沉积与封装工艺，重点论述了在柔性电子中的具有重要应用潜力的ALD工艺和OLED封装要求与检测方法；第6章介绍了微纳图案化工艺，重点阐述了低温溶液化工艺与在柔性电子制造中的应用；第7章立足于柔性电子大规模制造需求，介绍了卷到卷制造原理、关键技术及典型应用。第8章列举了柔性电子的部分重要应用领域及其最新进展。
　　考虑到柔性电子技术本身的多学科交叉特点以及读者不同的学科背景。本书各章以阐述柔性电子材料、器件与工艺的基本原理为主，辅以大量的研究进展与应用实例，尽可能介绍柔性电子的学术前沿和发展趋势。本书对电子器件设计与制造、微纳制造、光机电一体化等领域的科研和工程人员具有重要的参考价值，同时适合作为机械制造、电子信息、材料、物理、化学等高等院校相关专业的研究生教材或参考书。
　　作者衷心感谢各位学术前辈、师长和同事们的支持和帮助，特别是熊有伦院士、丁汉院士、雒建斌院士多年来的关心和指导。本书在撰写过程中得到谈发堂博士、陈建魁博士、彭波博士、布宁斌博士以及博士生王小梅、刘慧敏、马亮、段永青、唐伟、潘艳桥、董文涛、丁亚江等的帮助，在此对他们表示感谢。感谢国家自然科学基金项目（51035002、51322507、51175209）、国家973计划项目（2009CB724204）等多年来对相关研究工作的支持。特别感谢国家科学技术学术著作出版基金对本书出版的资助！
　　柔性电子制造涉及机械、电子、材料、物理、化学等多学科交叉，由于作者专业局限和水平限制，本书难免存在不足之处，希望相关领域专家和读者批评指正。
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