薄膜转印性能的有限元分析开题报告

1. 研究目的与意义

近年来，一类有望实现慢性疾病长期随体医学信息实时获取、监测与传输的医用柔性无机电子器件受到大量学者的研究和探索。

但是，到目前为止，能真正进入商业化应用的医用柔性无机电子器件却很少，关键原因之一在于其制造技术尚不成熟。

鉴于柔性基板材料无法承受无机半导体材料微/纳加工过程中的物理和化学腐蚀等条件，如何将半导体基板上制备好的电子器件转移到柔性基板上成为柔性无机电子器件制造上的难点，因此我们需要对薄膜转印性能进行相关可靠的研究。

2. 国内外研究现状分析

在国内，由清华大学牵头，联合电子科技大学、浙江大学、中国科学院半导体研究所等国内电子材料、信息器件设计与制备等研究领域的优势团队，针对可延展柔性无机光子 / 电子集成器件，深入开展可延展柔性化设计理论、基础材料形变机理、功能单元构筑技术、大规模转印制备与集成、性能评价体系等方面研究，研究成果如下：提出了可延展柔性无机光子 / 电子器件的三维螺旋互联导线设计和核 / 壳应变隔离的新理论，实现应变隔离并对器件延伸率提高两个数量级。 基于可交换化学键的网络拓扑结构机理，发展了具有多种形状记忆功能的高分子材料，通过温度的调控实现多个形状之间的转换。^【1】

在国外，为了进一步提高基于率相关转印方法的成功率, kim 等人引入了基于微结构的转印方法. 此方法将表面平整的软印章替换为表面具有凸起微结构的软印章(例如金字塔结构)来增加转印过程中界面黏附的调控范围。^【2】

xue等人建立了具有表面微结构的smp印章与表面平整微器件的界面黏附模型, 从理论上将此概念推广到了温度控制的转印方法, 并在有效的转印范围内对微结构的尺寸进行了优化. eisenhaure等人使用形状记忆聚合物图章, 成功实现了硅片的转印过程.^【3】

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：本课题拟通过数值模拟的方法考查薄膜在转印过程中的动态特性，主要研究内容包括：（1）针对柔性印章常用的聚合物材料聚二甲基硅氧烷pdms，建立其粘弹性特性表征模型；（2）建立印章-薄膜-基体界面模型，基于非线性有限元软件对薄膜的转印过程进行动态模拟，分析界面裂纹及印章材料性能等对转印的影响，为分析转印效果提供理论参考。

研究计划：第1~2周：查阅文献资料，翻译英文文献，完成开题报告；第3~4周：完成翻译，并熟悉微纳转印过程，了解微纳转印技术的难点。

第5~6周：了解聚合物材料力学性能中粘性部分和弹性部分的描述方法，确定塑料的粘弹性力学模型。

4. 研究创新点

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