一种生物可吸收柔性二极管的制备制造技术

本发明专利技术公开了一种基于单层MoS2的生物可吸收柔性二极管的结构及制备方法。该器件结构采用乳酸

【技术实现步骤摘要】
一种生物可吸收柔性二极管的制备


[0001]本专利技术涉及生物可吸收瞬态柔性电子器件领域，具体涉及单层二硫化钼的转移，以及生物课吸收器件的结构设计。

技术介绍

[0002]生物可吸收电子技术是一种新兴技术，通常需要全套生物可吸收的材料作为基本模块来实现器件功能。生物可吸收的电子器件作为临时植入物可以在完成其治疗和诊断功能后被人体安全吸收，从而消除了用于器械取回的第二次手术并降低了相关的感染风险。在消费电子行业实际使用可降解的能力也可以最大限度地减少不必要的电子废弃物，减轻全球环境问题和消除与回收和处置废物有关的成本和风险。作为生物可吸收器件的核心组件，半导体材料决定了相关设备的功能和性能。而单层二硫化钼(MoS2)具有独特的半导体和生物吸收特性，在电子/生物医学领域有巨大的潜力。
[0003]柔性二极管的研究历程，实现方法主要是通过微光机电系统(MOEMS)技术将无机半导体体材料基芯片附着在可弯曲衬底表面上，并且在芯片之间用柔性物质填充，形成规则高密度的二维阵列的器件，但是，由于芯片本身是采用体材料制作，所以单个芯片并不是柔性的，所以用这些方法制备的柔性二极管还不是真正意义上的柔性器件。
[0004]采用转移技术及低压化学气相沉积技术，结合可溶性金属电极，在生物可溶性衬底上，设计器件结构并在此基础上，制备出MoS2基生物可吸收柔性二极管。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于设计并制备一种生物可溶性器件，该器件全部采用具有生物可溶性的材料(金属电极、柔性衬底以及发光层)，并利用转印技术，制备出柔性瞬态二极管，对环保和生物医学领域具有一定的推动作用。
[0006]本专利技术提供了一种生物可溶性器件结构，该器件结构采用乳酸
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羟基乙酸共聚物(PLGA)为二极管的柔性衬底，底层溅射钨(W)作为该二极管的阳极，然后将MoS2二维层状薄膜材料转印至具有W电极的PLGA柔性衬底上，然后再溅射一层SiO2作为器件绝缘层，最后蒸镀一层生物可溶性的W电极作为二极管的阴极。
[0007]本专利技术提供了一种湿法转移MoS2二维层状薄膜材料的方法，在SiO2/Si衬底上生长的MoS2薄膜上旋涂一层聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，并在100℃温度下固化30min；然后用稀释的氢氟酸(HF)溶液刻蚀SiO2层，直到MoS2薄膜与衬底分离；接着用去离子水冲洗，并将MoS2薄膜转移至目标衬底；最后将其浸泡至丙酮溶液中，拟去除PMMA。
[0008]本专利技术还提供了一种基于MoS2的生物可吸收柔性二极管的制备方法，包括以下步骤：
[0009]采用低压化学气相沉积(LPCVD)技术在SiO2/Si衬底上制备出单层MoS2二维层状薄膜材料，同时，利用旋涂技术制备出柔性PLGA衬底，然后通过湿法转移技术将SiO2/Si衬底上生长的MoS2二维层状薄膜材料转移至柔性PLGA衬底上，在PLGA衬底上，通过转印技术，结
合磁控溅射生物可溶性金属电极，制备出MoS2基生物可吸收柔性二极管。
[0010]本专利技术采用磷酸盐生理盐水(PBS溶液)，成功研究出单层MoS2二维层状材料具有生物可溶性，大大拓展了MoS2二维层状材料的应用领域。
[0011]本专利技术基于单层MoS2二维材料的直接带隙、弯曲性能以及透明性能的特点，采用MoS2二维层状材料作为发光层，实现了真正意义上的柔性LED。
[0012]本专利技术创新地在PLGA衬底上，通过转印技术，制备MoS2基柔性二极管，整个器件全部采用具有生物可溶性的材料(金属电极、柔性衬底以及发光层)，对环保和生物医学领域具有一定的推动作用。
附图说明
[0013]图1是本专利技术实施例一中生物可吸收二极管结构图；
[0014]图2是本专利技术实施例一中MoS2二维材料转移流程图；
[0015]图3是本专利技术实施例一中柔性PLGA衬底生物可吸收二极管的I
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V特性曲线图；
[0016]图4是本专利技术实施例一中二极管器件在PBS溶液的溶解过程图；
[0017]图5是本专利技术实施例一中各种材料PBS溶液中的溶解时间图；
[0018]图6是本专利技术实施例一中转移到目标衬底的MoS2的光致发光(PL)光谱图。
具体实施方式
[0019]实施例一
[0020]一种生物可吸收二极管结构如图1所示，其中包括生物可吸收柔性衬底，底电极，半导体薄膜，电介质层以及顶电极。其二维材料的转移流程如图2所示。器件通过半导体测试分析仪测试得到的I
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V特性曲线如图3所示。
[0021]图4显示了将该二极管器件放入PBS溶液(pH7.4)中溶解的过程。W、SiO2组分最先溶解，随着溶解的进行，PLGA衬底表面首先出现大量气泡，而后气泡的大小和数量均减少，并且PLGA衬底延展性降低，变得柔软。考虑到是因为水解慢慢消失。随着溶解的进行PLGA逐渐溶解成絮状物，MoS2随着底层W的溶解，可能会机械断裂成小片状。接着，PLGA衬底继续溶解，小片絮状物漂浮在PBS溶液中。直到最后，溶液中的絮状PLGA与片状MoS2逐步溶解完。至此，整个器件完全溶解完毕。
[0022]单层MoS2连续膜、溅射SiO2、溅射W、PLGA膜在生物缓冲液中都有很好的溶解性能。图5总结了以上几种生物可吸收材料在不同温度下的溶解时间。
[0023]在PL光谱的1.83eV处观察到1
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L MoS2的A激子的强发射峰，这表明转移之后的单层MoS2膜仍然是高质量的，如图6所示。
[0024]本专利技术还提供了一种生物可吸收柔性二极管的制作方法，包括以下步骤：
[0025]将一定质量比的PLGA(75/25OH
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PLGA
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COOR，分子量：4w)溶于乙酸乙酯溶液中。并用磁力搅拌器搅拌形成PLGA溶液。然后将该溶液旋涂于经过疏水处理的硅片上。固化处理一段时间后获得了厚度约为50微米的柔性PLGA衬底，该衬底有较好的弯曲性与韧性。
[0026]本专利技术选取合适大小的PLGA衬底，使用磁控溅射法在上面溅射一层厚度约300nm的W作为该二极管器件的底电极。
[0027]本专利技术将W/PLGA衬底通过等离子体清洗机(Plasma)进行亲水性处理。用W/PLGA衬
底从下往上，使用湿法转移的方法将MoS2膜转移到了衬底上。用PET膜和胶带将与空气接触的PLGA衬底包裹严实，仅暴露出MoS2表面，然后将样品放在丙酮溶液分多次浸泡除去PMMA；再用乙醇/异丙醇泡30min，然后用氮气吹干，取下胶带，此时，MoS2膜就被完整的转移到了W/PLGA衬底上。
[0028]本专利技术采用在MoS2/W/PLGA上覆盖圆形孔径大小为1mm的掩膜版，磁控溅射一层7nm左右的SiO2膜作为MIS二极管结构的电介质层。最后，在上方溅射一层100nm厚的W作为MIS二极管结构的阴极。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生物可吸收的柔性二极管，其特征在于：包括生物可吸收柔性衬底，底电极，半导体薄膜，电介质层以及顶电极。2.如权利要求1所述，其衬底可以是乳酸
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羟基乙酸共聚物(PLGA)，聚羟基丁酸酯(PHB)，聚己内酯(PCL)，聚柠檬酸(POC)，也可以是任意具有良好生物可吸收的柔性材料。3.如权利要求1所述，其顶、底电极可以是金属钨(W)，金属镁(Mg)，金属锌(Zn)，金属铁(Fe)，金属钼(Mo)，也可以是任意具有良好生物可吸收的金属材料。4.如权利要求1所述，其电介质材料可以是二氧化硅(SiO2)，氮化硅(SiN)，氧化镁(MgO)，也可以是任意具有良好生物可吸收的电介质材料。5.如权利要求1所述，其半导体薄膜可以是单层二硫化钼(MoS2)，氧化锌(ZnO)，也可以是任意具有良好生物可吸收的半导体薄膜材料。6.一种湿法转移MoS...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭冬生，刘凯龙，
申请(专利权)人：彭冬生，
类型：发明
国别省市：