【摘 要】
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近年来,柔性电子器件在越来越多的领域得到应用,对于高性能柔性电子尤其是具有优秀的机械稳定性的柔性电子越来越受到学术领域的重视。由于柔性电子器件本身轻质、高柔性的特性,被大范围的应用在可穿戴设备、柔性显示屏、电子皮肤等领域,所以对其本身在反复弯折、形变下工作性能的稳定性有着较高的要求。以往对于柔性电子在弯曲时性能变化的研究多停留在试验阶段,没有对柔性器件发生弯曲时内部机制变化进行系统的研究,因此建立
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近年来,柔性电子器件在越来越多的领域得到应用,对于高性能柔性电子尤其是具有优秀的机械稳定性的柔性电子越来越受到学术领域的重视。由于柔性电子器件本身轻质、高柔性的特性,被大范围的应用在可穿戴设备、柔性显示屏、电子皮肤等领域,所以对其本身在反复弯折、形变下工作性能的稳定性有着较高的要求。以往对于柔性电子在弯曲时性能变化的研究多停留在试验阶段,没有对柔性器件发生弯曲时内部机制变化进行系统的研究,因此建立一个可靠的、适用于不同器件和材料的物理模型很有必要。本文通过对柔性单晶硅PIN（P-IntrinsicN）二极管弯曲态特性进行建模,研究了其在发生弯曲时内部物理特性的变化。本课题中作者利用单晶硅薄膜转移技术制作了以PET塑料为衬底的柔性单晶硅PIN二极管,通过实验测量了二极管在受到不同弯曲应力时直流性能的变化情况。通过TCAD软件Silvaco对平面和不同弯曲态二极管进行了建模,利用模型分析了器件内部的电流密度、载流子迁移率以及电场等因素在器件受到弯曲时的变化,由此进行分析哪些因素影响了柔性PIN二极管在弯曲态下的性能表现。研究结果表明在柔性PIN二极管受到弯曲应力时,其本征区的空穴迁移率随着应力的增加而降低,作者对二极管受到弯曲应力时内部载流子的变化机制进行了较为深入的分析和理论研究,并通过能带理论对应力作用下电子和空穴的迁移率变化机制进行了解释。此外,柔性PIN二极管在发生弯曲时内部电场的变化也对二极管的性能有很大影响,与未发生弯曲的二极管相比,其电场的分布和平均大小都发生了变化,且电场对电流变化的影响可以达到～47.3%,本文对电场发生变化的原因作出了较为详细的解释。最后,作者根据对电场和迁移率变化机制的研究结果,分析了柔性器件衬底厚度对弯曲态柔性器件性能的影响,提出了制作具有更高机械稳定性的柔性器件的优化方案。
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