基于柔性电子学的复眼照相机的制备

来源 :兰州大学 | 被引量 : 4次 | 上传用户:ebeggar
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生物的眼睛是一个不同寻常的视觉器件,具有许多吸引人的特性,其中最引人注目的是曲面的感光元件阵列——视网膜。这个特性在各种不同生物眼睛上都能找到。正是由于这个特性,赋予了生物眼睛许多不同寻常的视觉能力,比如说宽视角,低相差,结构简单。如果能把数码相机的感光器件做成如生物眼睛的感光元件那种曲面形状,将很可能改变现有的数码相机的结构。把电子元件做成曲面形状同样对许多其它的器件有重要的意义,比如说监测式或植入式生物器件。但是现有的半导体工艺很难直接得到这样的曲面电子元件,因为现存的技术都是只能在刚性的半导体晶片或玻璃衬底上制备平面电子器件。随着技术的发展,最近人们也能在可弯曲的平面塑料底板上做简单的电子器件。但是现有的那些成熟的半导体工艺技术都不足以制备复杂的柔性电子元器件,因为传统工艺制备出来的平面电子元件无法承受巨大的力学应变(比如40%),尤其是那些由无机材料组成的电子元器件。因此,在继承现有的半导体工艺技术条件下,发展一种新的技术或策略,能够把全功能的器件做成曲面形状就特别的有意义。由仿生学得到的灵感,我们产生了研制复眼照相机的想法。本论文首先尝试以传统的半导体工艺与新的柔性电子制备技术的相结合,用单晶硅材料做成可以弯曲和拉伸的光电二极管传感器阵列,接着设计与制造相应的PDMS微透镜阵列,最后组装成新型的复眼结构的数码照相机并进行图像拍摄测试。主要的研究工作和结论如下:(1)设计并利用SOI晶片制造了16x16的柔软可拉伸感光二极管阵列,测试了其对于光的反应并进行图像拍摄测试。(2)用PDMS制备了微透镜阵列,对其光学性质,力学性质进行了研究;将感光二极管转移并组合到微透镜阵列上,对它们进行弯曲变形并固定在一个半球形的支撑体上。进一步组装成复眼照相机,在自行设计与搭建的测试仪器上成功进行了图像拍摄测试。
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