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

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

佐治亞理工學院機械和計算工程實驗室的研究人員經過三年合作，開發(fā)了一種可拉伸性能達到全新水平的柔性光電探測器。這種光電探測器由合成聚合物和彈性體結合制成，可以捕捉光子產生電流。George W. Woodruff機械工程學院教授Olivier Pierron評價稱，傳統(tǒng)柔性半導體器件在幾個百分點的應變下就可能發(fā)生斷裂，佐治亞理工學院的研究成果實現了“數量級的改進”。

Canek Fuentes Hernandez教授說：“我們開發(fā)的光電探測器能夠像人類皮膚或橡皮筋那樣柔軟、可拉伸，但同時還具有類似固體或剛性半導體的電氣性能?！盋anek Fuentes Hernandez曾是佐治亞理工學院副教授，現任波士頓東北大學電子和計算機工程學院副教授。

他說：“我們已經證明可以構建具有更好可拉伸性能的半導體器件，同時具有檢測光線所需要的電氣性能，并且，可以檢測相比室內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;"/>
電子和計算機工程學院教授Bernard Kippelen指導第一作者、博士研究生Youngrak Park進行了這項研究工作。經過兩年半的研究，Park發(fā)現了一種化合物組合，并由此制作了一種超軟材料，在光照下能夠產生電荷并導電。

Park研究了半導體層所有部分的完美比例，以確保光電探測器的高性能。但要證明材料的可拉伸性是一項艱苦的工作。Park和當時就讀機械工程博士的Kyungjin Kim合作測試了這種材料的可靠性。他為Kim提供了更大、更厚的樣品進行測試，發(fā)現厚度為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器薄膜保持適當的狀態(tài)而不碎裂或變形，使研究人員能夠拉伸材料并測量其機械性能。為了測試器件在光照下發(fā)出的電信號，必須在其上嵌入電氣端子。當然，這些電氣端子也必須是可變形的，否則整個器件就會失去柔性。

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