Кренка на 3 вольта: Cтабилизатор на 3 вольта — миниатюрные регуляторы

должны работать так же, как и оригинальные автоматические выключатели, включая, помимо прочего, работу всех вспомогательных переключателей с механическим управлением (MOC), вспомогательных переключателей с управлением от грузового автомобиля (TOC), работу в тестовом положении, и все функции, связанные с безопасностью.

Образец спецификации замены

I. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

A. Настоящая спецификация охватывает требования по замене воздушных магнитных или масляных выключателей на вакуумные выключатели.

B. Целью данной спецификации является то, что новый автоматический выключатель работает идентично оригинальным полученным выключателям, включая, но не ограничиваясь, работу всех вспомогательных переключателей с механическим управлением (MOC), вспомогательного управления с приводом от грузовика (TOC). переключатели, работа в тестовом положении и функции, связанные с безопасностью.Для надежной работы MOC должна использоваться система Siemens MOC-Saver.

C. Целью данной спецификации является то, что возможности нового автоматического выключателя соответствуют уровням производительности, определенным в опубликованных стандартах.

D. Все оборудование и детали должны соответствовать требованиям последних действующих опубликованных стандартов IEEE, NEMA и ANSI, включая ANSI C37. 09.

E. Во всех случаях в данной Спецификации термин «Участник торгов» относится к компании, подающей предложение для выполнения требований данной Спецификации.Термин «Продавец» относится к победившему участнику торгов, который получил заказ на поставку и принял на себя общую ответственность за выполнение требований данной Спецификации.

F. Если оборудование, предложенное Участником торгов, не может удовлетворительно соответствовать целям данной Спецификации в каком-либо отношении, такие исключения должны быть четко указаны Участником торгов.

G. Продавец несет полную ответственность за соблюдение требований данной спецификации.Проверка и / или утверждение чертежей или данных не означает принятие каких-либо конструкций, материалов или оборудования, которые не будут соответствовать функциональным или эксплуатационным требованиям, установленным в настоящем документе.

H. Автоматические выключатели будут заменены в течение ____________ дней / месяцев / лет.

I. Каждое предложение должно включать следующее:

1. Стоимость каждой замены выключателя.

2. Предлагаемый график с подробным описанием последовательности замен выключателей и их требуемой продолжительности, как описано в Спецификации.

II. ТИПОВЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ

A. Заменяемые воздушные магнитные выключатели:

1. Производитель:

2. Тип:

3. Напряжение:

4. Постоянный ток Рейтинг:

5. Класс прерывания:

III. АННОТАЦИЯ РАБОТЫ

Работа по этому разделу заключается в предоставлении всех рабочих, материалов и оборудования, необходимых для выполнения описанной работы.Все новые используемые материалы должны быть высшего качества и должны соответствовать рекомендациям и стандартам различных инженерных и производственных ассоциаций. Замена должна производиться в соответствии с самым последним проектом стандарта ANSI C37. 09 во всех отношениях, за исключением необходимых испытаний, описанных в Разделе IV данной Спецификации.

A. Заменяемый автоматический выключатель должен быть полностью новым. Использование каких-либо материалов не допускается.

B. Все выключатели должны иметь вакуумные выключатели Siemens.

C. Должен использоваться новый комплектный вакуумный выключатель в сборе (тип Siemens 3AH).

D. Пружины включения выключателя должны автоматически срабатывать при переводе выключателя в положение отключения.

E. Семафор размыкателя и замыкания должен быть красным для замыкания и зеленым для размыкания.

F. Ручки ручного отключения и закрытия должны быть обозначены как «отключение» и «закрытие».”

G. Вторичные выводы управления и вспомогательные выводы узла вакуумного выключателя должны быть подключены к вторичным размыкающим контактам так же, как и существующий выключатель, чтобы образовать цепь управления, которая во всех отношениях идентична исходным полученным схемам управления. Вся проводка управления должна представлять собой многожильный луженый провод SIS сечением не менее 16 AWG и заканчиваться наконечниками обжимного типа (Burndy Type VAV или аналогичные). Все характеристики контактов должны быть больше или равны номинальным характеристикам оригинального производителя.Номинальное напряжение всех сопутствующих устройств.

H. Все механические и электрические блокировки должны быть такими же, как у существующего автоматического выключателя. Замена выключателя не должна изменять рабочие характеристики существующих механических и электрических блокировок. Шинные соединения между вакуумным выключателем в сборе должны быть изолированы между фазой и землей, чтобы поддерживать исходный BIL или выше.

I. Приводной механизм должен быть установлен на передней части рамы выключателя в сборе для облегчения доступа и удобства обслуживания.Все функции механизма, такие как управление накопленной энергией, срабатывание и включение выключателя, должны быть доступны спереди.

J. Должен быть предусмотрен счетчик операций для регистрации одного счета для каждой операции отключения. Он должен быть виден спереди выключателя.

K. Автоматический выключатель должен быть полностью собран и подключен для подготовки к проверке и испытаниям.

L. Завершенный новый выключатель должен быть идентичен по электрическим и физическим функциям полученным выключателям, за исключением случаев, когда указана повышенная безопасная блокировка.

M. Продавец должен предоставить заводского представителя, который с помощью персонала Покупателя будет нести ответственность за установку автоматического выключателя, включая все необходимые регулировки.

N. Во время установки Продавец должен обучить персонал Покупателя эксплуатации и техническому обслуживанию переделанного выключателя.

IV. ТЕСТИРОВАНИЕ

Тестирование должно проводиться в соответствии с последними стандартами ANSI и самым последним проектом стандарта ANSI C37.09 в отношении тестов, описанных в этом разделе.

Покупатель оставляет за собой право присутствовать на заводских испытаниях и должен быть уведомлен по крайней мере за 10 дней до этих испытаний.

A. Элементы для модернизации вакуумного выключателя

Элементы вакуумного прерывателя должны быть испытаны и сертифицированы на соответствие последним применимым стандартам ANSI, NEMA и IEEE. Сертифицированные проектные испытания должны быть представлены в соответствии с Разделом 6 настоящей Спецификации.Каждый элемент выключателя должен быть современного производства и проходить производственные испытания в соответствии с ANSI C37.09, раздел 5.

B. Завершенная замена вакуумного выключателя

1. Требуемые испытания конструкции

Полный набор проектных тестов IEEE должен быть выполнен на готовом прототипе. Прототип блока должен пройти эти испытания до того, как будут построены какие-либо дополнительные выключатели. Если эти испытания уже проводились на идентичном агрегате, должны быть представлены заверенные копии этих отчетов об испытаниях.Это включает, но не ограничивается:

а. Испытание номинального выдерживаемого полноволнового импульсного напряжения в соответствии с ANSI C37.09, параграф 4.5.4.

г. Стойкость к низким частотам согласно ANSI C37.09, параграф 4.5.3.1

г. Испытание на механическую износостойкость согласно ANSI C37.20.2. Продавец не должен проводить этот тест, кроме как по указанию Покупателя.

г. Испытание на номинальный длительный ток согласно ANSI C37.09, параграф 4.4

e. Закройте и защелкните согласно ANSI C37.09, параграф 4.6.2.4 и ANSI C37.06 — Таблица 1

2. Производственные испытания: Следующие производственные испытания должны проводиться на всех заменяемых единицах:

а. Испытание высокого напряжения переменного тока (HI POT) для проверки диэлектрической прочности выключателя. Испытательное напряжение HI POT будет предоставлено Покупателем перед испытанием. Изоляция высокого напряжения будет проверена между фазами, фазой и землей и между фазой и нагрузкой.

г. Механический рабочий тест, как описано в C37.09, параграф 5.11, чтобы включить проверку всех механических и электрических блокировок.

г. Измерьте и представьте сопротивление пути первичной цепи для каждого полюса выключателя.

IV. ДОКУМЕНТАЦИЯ

A. Для выключателей должны быть предоставлены четыре (4) копии полного отчета о проверке со всеми результатами испытаний и техническими данными.

B. Должны быть предоставлены четыре (4) полных комплекта схематических электрических схем выключателя, на которых показан вторичный блок управления, катушки включения и отключения, различные переключатели и контакты выключателя, а также другие электрические компоненты выключателя.

C. Четыре (4) полных комплекта руководств по эксплуатации должны поставляться с выключателем.

D. Одна (1) копия документации должна быть отправлена ​​с поставкой сменного выключателя (ов).

V. ГАРАНТИЯ

Продавец гарантирует, что оборудование и все части не будут иметь дефектов конструкции, изготовления и материалов. Гарантия должна быть продлена как минимум на один (1) год после коммерческой эксплуатации или восемнадцать (18) месяцев с момента поставки.Если в течение гарантийного периода необходимы модификации или ремонт рассматриваемого оборудования, гарантийный срок должен быть продлен как минимум на один (1) год с даты завершения ремонта или модификации.

Трехвалковые мельницы | Продукция

Трехвалковые горизонтальные мельницы

Трехвалковая горизонтальная мельница

Стандартные функции

• Боковые щиты съемные из бронзы
• Пневматический нож для взлета
• Литые, сдвоенные металлические рулоны
• Положительный контроль температуры валков
• Полный комплект средств безопасности
• Палочка для мытья посуды
• Электросистема для соответствия заводским требованиям
• Двигатель с регулируемой скоростью и средства управления рекомендуются в зависимости от скорости и области применения
• Закрытая бесшумная цепная или ременная передача
• Чугунная рама
• Централизованная смазка
• Ручной или коленный предохранительный выключатель

Дополнительные функции

• Динамическое торможение
• Платформа мельницы
• Дополнительная скорость 400 об / мин.
• Односкоростной двигатель
• Электрооборудование взрывозащищенное

Электрогидравлическое управление

Электропитание для регулировки валков обеспечивается гидравлической силовой установкой, установленной в основании машины.Гидравлические цилиндры на каждом конце регулируемых валков активируются нажимной кнопкой, расположенной на панели управления. Клапаны, устанавливаемые вручную, управляют действиями отпускания-удержания-закрывания подающих и отводных роликов. Манометры гидравлического давления показывают настройки давления валков.

Элементы управления Sight-O-Matic

Sight-O-Matic снабжены манометрами в качестве ориентира для оператора стана при сбросе давления валков. В этой системе используются небольшие маслонаполненные картриджи между шпинделями маховика подающего и отводного роликов и корпусом роликовых подшипников.Давление, приложенное к корпусам, влияет на картриджи и указывается на манометрах.

Ручное управление

Большинство трехвалковых станов и некоторые специализированные станы оснащены ручным управлением для подачи и давления передних валков, что позволяет операторам регулировать и повторно регулировать валки по желанию до или во время прогонов. Любую мельницу Lehmann можно заказать с ручным управлением, и технические специалисты компании будут рады оценить осуществимость этих экономичных средств управления в зависимости от вашего конкретного применения.

Стандартная классификация и общие спецификации

Трехвалковые вертикальные мельницы

Трехвалковая вертикальная мельница

Стандартные функции

• Боковые щиты съемные из бронзы
• Пневматический нож для взлета
• Литые, сдвоенные металлические рулоны
• Положительный контроль температуры валков
• Полный комплект средств безопасности
• Палочка для мытья посуды
• Электросистема для соответствия заводским требованиям
• Двигатель двухскоростной
• Закрытый клиноременной привод
• Чугунная рама
• Централизованная смазка
• Ручной или коленный предохранительный выключатель

Дополнительные функции

• Динамическое торможение
• Платформа мельницы
• Дополнительная скорость 400 об / мин.
• Односкоростной двигатель
• Электрооборудование взрывозащищенное
• Преобразователь частоты

Элементы управления Sight-O-Matic

Sight-O-Matic снабжены манометрами в качестве ориентира для оператора стана при сбросе давления валков.В этой системе используются небольшие маслонаполненные картриджи между шпинделями маховика подающего и отводного роликов и корпусом роликовых подшипников. Давление, приложенное к корпусам, влияет на картриджи и указывается на манометрах.

Ручное управление

Большинство трехвалковых станов и некоторые специализированные станы оснащены ручным управлением для подачи и давления передних валков, что позволяет операторам регулировать и повторно регулировать валки по желанию до или во время прогонов. Любую мельницу Lehmann можно заказать с ручным управлением, и инженеры компании будут рады оценить осуществимость этих экономичных средств управления в зависимости от вашего конкретного применения.

Стандартная классификация и общие спецификации

Трехвалковый стан, модель 7312KVH

Трехвалковые мельницы модели 7312KVH

Мельница 7312KVH предназначена для упрощения эксплуатации, повышения производительности и качества продукции, а также для обеспечения безопасной и эффективной производственной мельницы с функциями, наиболее часто запрашиваемыми клиентами.

7312KVH увеличит производство за счет лучшего контроля температуры и давления валков, более высокой скорости вращения валков, немного более длинной рабочей поверхности 42 дюйма и увеличенной емкости загрузочного бункера по сравнению со стандартными мельницами 16 x 40 дюймов. Увеличение производства на 23% произойдет за счет только увеличенная скорость и размер валков, а во многих случаях улучшенный контроль, скорость и размер прокатки увеличивают производительность более чем в два раза.

Трехвалковая наклонная мельница

Трехвалковая наклонная мельница

Стандартные функции

• Центробежно литые валки из двух сплавов металла 16 «X 40»
• Двухскоростная стальная конструкция 75/56 л.с.
• Тяжелая сварная стальная конструкция
• Варианты регулировки валков (гидравлическая или электрическая антибликовая)
• Автоматический контроль температуры валков
• Разгрузочный фартук и загрузочный бункер из нержавеющей стали
• Регулируемые боковые щиты
• Пневматический скребок в сборе

Матрицы кремниевых нанолент, напечатанные с помощью прямого рулонного переноса, на основе высокопроизводительной гибкой электроники

Метод печати с прямым рулонным переносом

На Рисунке 1 схематически показаны этапы изготовления NRFET с использованием технологии прямой рулонной печати.Процесс печати отображается в дополнительной информации (дополнительное видео M1 и рис. 1). Подробности процессов приведены в экспериментальном разделе. Для сравнения на рис. 1 также показаны этапы обработки для традиционной трансферной печати. Для обоих методов печати кремниевые NR сначала изготавливаются на жесткой пластине с использованием обычного процесса нанопроизводства, как описано в наших предыдущих работах ⁷ . Вкратце, процесс изготовления включает анизотропное влажное травление выбранных открытых участков на верхней стороне кремниевой пластины с последующим травлением скрытого оксида (вставка) с использованием плавиковой кислоты для высвобождения структур Si NR ^38,39,40 .На рисунке 1а показаны этапы изготовления Si NR из промышленного кремния на изоляторе (КНИ). SEM-изображение изготовленных и выпущенных NR также показано на рисунке ⁷ . Этот метод создает горизонтальные массивы NR на исходных пластинах SOI, которые переносятся в печать на гибкие подложки приемника. Этапы процесса традиционной трансферной печати показаны на рис. 1b. Как видно из этого рисунка, это двухэтапный процесс, в котором механизм переноса можно понять, изучив конкурирующую трещину между интерфейсом штамп / NS и интерфейсом NS / подложка ⁴¹ .Кинетически контролируемый традиционный процесс трансферной печати показал низкую производительность для NR толщиной менее 100 нм из-за трудностей в управлении механикой вязкоупругого штампа PDMS. Прямая рулонная печать является важным преимуществом по сравнению с традиционными процессами, поскольку позволяет избежать использования штампа PDMS (рис. 1c) и тем самым снизить сложность процесса изготовления. В этом процессе пластина КНИ с Si NR (донорная подложка) приводится в прямой физический контакт с полуотвержденной тонкой пленкой PI поверх подложки приемника.Тонкий слой частично отвержденного ПИ используется для улучшения адгезии между NR и подложкой приемника во время процесса печати. В качестве непосредственного преимущества метод прямой рулонной печати приводит к сокращению этапов процесса, меньшей сложности, меньшему времени печати и более низкой стоимости изготовления по сравнению с традиционной трансферной печатью. После печати NR с прямым переносом были выполнены низкотемпературные этапы (например, нанесение диэлектрика и металла) для реализации устройств на гибких подложках приемника, как показано на рис.1г.

a Этап изготовления Si NR, выполняемый на донорной подложке с n + селективным легированием, с последующим высвобождением NR из слоя скрытого оксида (Box), как показано на изображении поперечного сечения SEM (масштабная шкала, 10 мкм). b Обычные этапы трансфертной печати с использованием эластомерного штампа (PDMS) с оптическим изображением каждого шага (масштабная линейка, 25 мкм). c Прямая рулонная печать NR с донора на полуотвержденную подложку PI (масштабная линейка, 25 мкм). d Стандартные этапы микротехнической обработки для конечного устройства NRFET (например, нанесение диэлектрика при комнатной температуре, металлизация и т. Д. (Масштабная линейка, 100 мкм)).

Полуотвержденный слой PI позволяет нам выполнять прямую рулонную печать NS с увеличенным ресурсом переноса. Однако этот шаг потенциально может замедлить процесс печати и создать проблемы с точки зрения печати на разных носителях.Это связано с тем, что после печати с прямым переносом требуется отжиг покрытого слоя PI. Чтобы исследовать это, мы напечатали Si NR на различных гибких подложках, таких как металлическая фольга (например, Al, Cu и Mg) и полимеры (например, лист каптона, ПЭТ и PI). Данные показаны на дополнительном рис. 2. В зависимости от лежащей в основе подложки и ее температуры стеклования время отверждения может варьироваться от 2 часов (для PI, каптона и металлической фольги) до 4 часов (PET). Действительно, 2–4 часа отверждения замедляют процесс печати, но этот недостаток можно преодолеть, используя полимеры, отвержденные УФ-излучением, в качестве адгезионного слоя.УФ-отверждение может ускорить процесс ⁴² и сократить продолжительность всего процесса печати.

Для достижения высокой эффективности переноса в LAE важно хорошо контролировать форму и геометрическую конфигурацию печатных структур (высокая точность совмещения). Для получения статистических данных по регистрации, выходу и оценке качества NR с прямой рулонной печатью был проведен морфологический анализ с использованием СЭМ, оптической микроскопии и АСМ. Следует отметить, что эти статистические данные получены для NR, напечатанных на подложке из PI.На рис. 2 показаны изображения высвобожденных Si NR до и после прямой рулонной печати. На рис. 2а показано изображение, полученное с помощью оптической микроскопии, массивов селективно легированных Si NR над донорной подложкой; на вставке показано увеличенное изображение на сканирующем электронном микроскопе одиночного массива Si NR в извлекаемой форме, подготовленного для непосредственного извлечения на поверхность подложки из PI. На вставке к рис. 2а показано, что подвешенные NR закреплены на обоих краях (шириной 5 мкм с обеих сторон и поддерживаются нижележащим слоем бокса толщиной 2 мкм) для сохранения правильного выравнивания.На рис. 2b показано соответствующее оптическое изображение массивов Si NR толщиной 70 нм, непосредственно перенесенных на целевую подложку PI с использованием прямой рулонной печати. СЭМ-изображение на вставке к рис. 2b иллюстрирует бездефектную передачу NR. Из рис. 2a, b и дополнительный рис. 3 видно, что массивы Si NR с идеальной регистрацией были перенесены на подложку PI (разделенные на 930 мкм в направлении X и ~ 990 мкм в направлении Y). Эти регистрационные значения идеально совпадают с NR на донорской пластине.Высокое качество совмещения печатных структур имеет решающее значение для высокоэффективной LAE, поскольку плохая регистрация может привести к плохому контролю над размерами устройства и, следовательно, к большему разбросу характеристик от устройства к устройству ¹⁷ . Использование вязкоупругого мягкого штампа в традиционной трансферной печати может ухудшить качество совмещения напечатанных NS ^43,44 . Например, периодические волнистые / изогнутые структуры образуются спонтанно с определенными амплитудами, определяемыми модулями материалов и толщиной структур.Это приводит к небольшому контролю над геометрией или фазами волн ⁴⁵ . Это связано с механическими свойствами мягких штампов, таких как PDMS. Мы изучили этот аспект с помощью моделирования COMSOL и отметили, что сжимающая сила 2 Н на поверхности PDMS для извлечения NS может привести к боковому смещению более 1 мкм в PDMS из-за деформации сдвига (дополнительный рис. 4). Это означает, что на этапе извлечения высвобождение энергии деформации может привести к образованию волнистых / искривленных структур и, следовательно, смещению по крайней мере на 1 мкм.Это несоответствие является значительным, когда мы рассматриваем печатную электронику на больших площадях. Например, смещение 1 мкм на штампе 1 см может стать 10 мкм на подложке длиной 10 см, что является фатальным для реализации электронных схем на таких участках, особенно когда размеры устройства меньше, чем смещение. Если длина канала полевого транзистора составляет 1 мкм, можно ожидать огромных различий в электрических характеристиках от устройства к устройству. Хотя контролируемые волнистые / изогнутые структуры могут быть использованы для разработки мелкомасштабной растягиваемой электроники, но для LAE это, вероятно, приведет к плохой однородности характеристик от устройства к устройству.

Оптические изображения ( a ) Si NR-массива на донорной пластине перед печатью (масштабная линейка, 500 мкм) с соответствующим SEM-изображением (вставка) (масштабная линейка, 25 мкм). b Перенесенные массивы Si NR на гибкую подложку приемника (масштабная линейка, 500 мкм) с соответствующим SEM-изображением (вставка) (масштабная линейка, 25 мкм). c , d Исследование ресурса на основе представленного подхода к прямой печати (площадь контакта донора / приемника во время прямой рулонной печати ~ 2.25 см ² ). e Атомно-силовая микроскопия (АСМ) изображение поверхности одиночного Si NR (размер сканирования 25 мкм × 25 мкм) на подложке из PI. На рисунке также показано сканирование АСМ с высоким разрешением (2 мкм × 2 мкм) для контроля шероховатости Si NR. SEM-изображения поперечного сечения заякоренного массива Si NR после травления слоя Box с изображением точки привязки (вставка) (масштабная линейка, 20 мкм), вид сверху. f Точка фиксации зазора = 55 мкм. г Точка фиксации с зазором> 55 мкм.

Надежность и устойчивость представленного подхода к печати были оценены по количеству переноса NR от донора к субстрату приемника.Для любого практического применения желателен высокий выход переноса (~ 100%). Чтобы иметь равномерный и высокий ресурс печати на большой площади, для прямой рулонной печати необходим конформный контакт между полуотвержденным слоем PI и Si NR. Для достижения превосходного конформного контакта и, следовательно, ресурса печати, была оценена зависимость приложенной силы от ресурса переноса. Контактное усилие является одним из критических параметров, влияющих на конечный выход процесса. Исследование оптимизации с приложенной силой показано на (Дополнительный рис.5), где каждый одиночный массив Si NR состоит из 9 NR, ширина и расстояние между ними составляет 5 мкм, длина и толщина составляют 50 мкм и 70 нм соответственно. Результаты по текучести переноса были получены и охарактеризованы на основе различных приложенных сил от 2 до 12 Н, в то время как скорость печати была зафиксирована на уровне 1 мм / с. Как показано на этом рисунке, эффективность переноса увеличивается с увеличением приложенной силы и достигает 95% для приложенной контактной силы 12 Н (площадь печати составляла 2,25 см, ^2, чип).Это наблюдение основано на данных для массивов Si NR размером 11 × 12. Эти результаты можно объяснить тем, что более высокие силы приводят к более конформному контакту NR с полуотвержденным PI, что, в свою очередь, увеличивает прочность сцепления между ними. В конечном итоге это помогает добиться равномерного и высокого выхода переноса. Приложенные 12 Н близки к максимальной нагрузочной способности существующей системы рулонной печати (тензодатчики, двигатели). Однако с дальнейшими модификациями нашей установки для печати на рулонах можно было бы приложить большие силы для дальнейшего повышения производительности переноса.

Важно отметить, что зазор между точками крепления также имеет решающее значение для более высокой производительности переноса. Чтобы оптимизировать зазор, мы выполнили травление слоя Box для различных времен. СЭМ-изображения NR, закрепленных на двух концах, с разной продолжительностью травления слоя бокса, показаны на рис. 2f, g). Мы заметили, что коэффициент передачи практически равен нулю, когда зазор между анкерными точками составляет> 55 мкм. Это связано с тем, что для больших зазоров между точками крепления подвешенные NR касаются основания кремниевой пластины и создают связь с основной подложкой, что в конечном итоге приводит к разрыву лент или лент, которые невозможно извлечь из исходной подложки во время прямой рулонной печати. .

После исследования оптимизации была выполнена печать большой площади с использованием донорной подложки SOI, имеющей размер 3 × 3 = 9 см ² (размер близкой к 2-дюймовой пластине) с оптимизированными параметрами рулонной печати (сила 12 Н @ 1 мм / с), как показано на (Дополнительный рис. 6). Путем тщательной оптимизации процесса (показанного выше) нам удалось добиться очень однородной печати с ~ 95% выходом переноса, усредненным по большой площади печати. Здесь стоит упомянуть, что данная область печати ограничена только размером валика, а не самим процессом.Увеличив размер ролика, можно будет увеличить область печати. Это является значительным преимуществом по сравнению с обычным двухэтапным процессом трансферной печати, который обычно показывает низкий ресурс печати для NS толщиной менее 100 нм ²⁴ . Это связано с тем, что силы адгезии, которые считаются незначительными на макроуровне, становятся доминирующими на микро / наномасштабе. В результате освобождение микро- / наноструктур от штампов стало серьезной проблемой для техники сборки «самовывозом».Таким образом, точность, производительность и производительность процесса печати существенно ухудшаются. Как показано на рис. 2a, b, вероятность смещения печатных структур во время процесса прямой рулонной печати мала, поскольку вязкоупругие штампы в этом процессе не участвуют. За счет сохранения выравнивания NR изменение плотности NR на подложке и перекрытие соседних NR уменьшаются, и, в конечном итоге, однородность от устройства к устройству улучшается. Кроме того, это приводит к более высокому выходу переноса НС (рис.2в, г). Таблица 1 суммирует эти результаты вместе со сравнением с традиционным процессом трансферной печати.

Наконец, мы оценили топографию поверхности напечатанных NR. Стоит отметить, что использование промежуточного штампа в традиционной трансферной печати может оставлять остатки на поверхности NS из-за высокой прочности сцепления и сильной адгезии между штампом PDMS и слоем природного оксида (SiO ₂ ) ^46,47 . Последующая обработка поверхности обычно требуется для удаления остатков, что также добавляет несколько дополнительных этапов изготовления и увеличивает сложность процесса.Удаление остатков PDMS обычно включает плазменную обработку или влажное травление, которое может привести к повреждению или появлению шероховатости на NR толщиной менее 100 нм. Остатки эластомерного штампа (непроводящий материал) сильно влияют на электрические характеристики и надежность электроники на основе наноструктур, поскольку межфазный контакт между наноструктурами и металлическими контактами нежелателен. Следовательно, существует вероятность снижения производительности в случае традиционной трансферной печати.Техника химии поверхности также была продемонстрирована путем нанесения / распыления тонкого слоя SiO ₂ на верхнюю часть целевой NS для улучшения адгезии штампа / NS ⁴⁸ . Такие шаги усложняют процесс печати и приводят к загрязнению поверхности печатных NS, что впоследствии может привести к изменению характеристик устройства. Качество поверхности перенесенных НК Si на принимающей подложке (ПИ) исследовали методом АСМ морфологии поверхности. На рис. 2e показано изображение АСМ (25 мкм × 25 мкм) одиночного массива Si NR, непосредственно перенесенного на подложку PI.Было обнаружено, что на топографии поверхности напечатанных NR отсутствуют остатки / загрязнения полимера. Кроме того, шероховатость поверхности напечатанного NR была рассчитана с использованием АСМ-изображения высокого разрешения (2 мкм × 2 мкм), как показано на рис. 2e. Расчетная среднеквадратичная шероховатость перенесенных лент составляет 0,41 нм. Из рис. 2e видно, что боковые стенки ультратонких NS формируются на подложке из PI без каких-либо остатков полимера, в отличие от других известных подходов, таких как печать с использованием клея ^25,49,50 .Присутствие остатков может привести к загрязнению поверхности и дефектам и сбоям в перенесенных NS, что в конечном итоге ухудшит характеристики устройства ⁵¹ .

Транзисторы на основе кремниевых нанолент с прямой рулонной печатью

Si NR с прямой рулонной печатью использовались для изготовления полевых транзисторов с верхним затвором (FET) на гибкой (PI) подложке. Здесь предпочтительна геометрия полевого транзистора с верхним затвором, поскольку электрод с верхним затвором можно обернуть вокруг наноструктуры для эффективного управления переносом заряда.Диэлектрик затвора, необходимый для реализации полевого транзистора с верхним затвором на гибких подложках, может быть нанесен при комнатной температуре (RT). Этот диэлектрик затвора, конформно покрытый наноструктурой, должен иметь минимальную плотность дефектов на границе раздела полупроводник / диэлектрик и обеспечивать большую емкость на единицу площади. В этом отношении метод индуктивно-связанного плазмохимического осаждения из паровой фазы (ICP-CVD) предлагает уникальное преимущество, поскольку он позволяет получать высококачественный диэлектрик (SiO _x , SiN _x и т. Д.) осаждение при комнатной температуре без каких-либо вредных воздействий, связанных с плазмой ⁷ . Мы использовали SiN _x , осажденный методом RT, в качестве диэлектрического материала для верхнего затвора, поскольку он широко изучался в качестве диэлектрического материала затвора для устройств III – V и оксидных тонкопленочных транзисторов, демонстрирующих хорошие характеристики устройств. На рисунке 3а показаны схематические и оптические изображения изготовленных устройств Si NR-FET с верхним затвором (длина канала (L) и ширина (W) ∼5 мкм и ∼45 мкм (9 NRs по 5 мкм) соответственно) и его передачи и выходные сканы.Поперечное сечение и оптическое изображение Si-NRFET показаны на рис. 3a. Выходные характеристики ( В _DS — I _DS ) Si NR-FET на рис. 3b показывают изменяющееся смещение затвора ( В _GS ) от 0 В до 4 В с шагом 1 В за счет плавного смещения сток-исток ( В, , _DS ) от –3 В до +3 В (показаны только положительные напряжения В _DS ). Когда В _GS увеличивается в сторону положительного напряжения, соответствующий ток стока ( I _DS ) также увеличивается, подтверждая, что устройство является n-канальным.Из-за легирования n + и низких энергетических контактных барьеров вариация I _DS с V _DS является линейной без какой-либо точки перегиба при низком напряжении V _DS области ( V _DS ≤∼0,1 В). Передаточные характеристики ( I _DS — V _GS ) Si NR-FET с V _DS 0,1 В были получены путем изменения V _GS от −10 до 10 В ( Инжир.3в). Что касается электрических характеристик NR-FET, основными параметрами, которые следует учитывать, являются: состояние включения ( I _на ), ток в закрытом состоянии ( I _выкл ), коэффициент включения / выключения ( I _на / I _от ), а также эффективная подвижность (\ (\ mu _ {{\ mathrm {eff}}} \)) и подпороговый наклон (SS) ⁵² . Логарифмический график передаточной кривой на рис. 3c показал I _на (∼60 мкА) / I _на (<0.1 нА) коэффициент тока> 10 ⁶ , что свидетельствует о превосходном управлении каналом затвора. На рисунке 3d показаны передаточные характеристики Si NRFET при различных значениях В _DS . Из рис. 3d следует отметить, что пороговое напряжение ( В, , _th ) остается постоянным с приложенным напряжением В, _DS , что указывает на высокую стабильность поведения переноса заряда при различных напряжениях. Полевая подвижность устройства была получена на основе традиционной модели полевого МОП-транзистора в линейном режиме ⁷ по формуле:

$$ \ mu _ {{\ mathrm {eff}}} = \ frac {L} { W} \ frac {{g_d}} {{C _ {{\ mathrm {ox}}} (V _ {{\ mathrm {GS}}} — V _ {{\ mathrm {th}}})}} $$

(1)

, где L и W — длина затвора и ширина Si NRFET, соответственно, g _d — проводимость стока, C _ox — емкость оксида, В _GS — это напряжение затвор-исток, а В _th — пороговое напряжение.Толщиной затвора можно пренебречь, поскольку толщина активных NR относительно невелика (∼70 нм), а эффективная ширина составляет 45 мкм (9 лент по 5 мкм каждая). Пороговое напряжение ( В _th ), измеренное путем экстраполяции в линейной области Si NRFET, составляет ~ 0,4 В. Проводимость стока g _d извлекается с помощью следующего уравнения:

$$ g_d = \ frac {{\ partial I_D}} {{\ partial V _ {{\ mathrm {DS}}}}} | V _ {{\ mathrm {GS}}} = {\ mathrm {Constant}} $$

(2)

a Схематический вид в разрезе Si NRFET устройства (шкала, 50 мкм). b Выходные характеристики Si-NRFET. c Передаточные характеристики ( I _DS — V _GS ) Si NRFET с V _DS = 0,1 В в логарифмической и линейной шкалах. d Передаточные характеристики ( I _DS — V _GS ) Si NRFET с V _DS изменяются от 0.От 1 В до 1 В с шагом 0,1 В.

Проводимость стока оценивалась по выходным характеристикам и составляла В _DS = 30 мВ. Расчетная проводимость стока, полученная путем численного дифференцирования тока стока по отношению к напряжению сток-исток в плоских условиях, составляет 47 мкСм. Аналогичным образом, исходя из характеристик передачи, пиковая крутизна была оценена с помощью следующего выражения:

$$ g_m = \ frac {{\ partial I_D}} {{\ partial V _ {{\ mathrm {GS}}}}} | V_ {{\ mathrm {DS}}} = {\ mathrm {Constant}} $$

(3)

Извлеченная эффективная подвижность (\ (\ mu _ {{\ mathrm {eff}}} \)) составляет ~ 631 см ² / Вс.Подпороговый наклон (SS) был извлечен из логарифмических характеристик передачи численным дифференцированием на основе уравнения:

$$ {\ mathrm {SS}} = \ frac {1} {{\ partial \ log \ left ({I_D} \ right) / \ partial V _ {{\ mathrm {GS}}}}} $$

(4)

Извлеченный подпороговый наклон составляет ~ 1000 мВ / декаду (с использованием полулогарифмического графика сканирования передачи). В таблице 2 сравниваются извлеченные электрические параметры Si NRFET, изготовленных с использованием NR, перенесенных посредством процесса прямой рулонной печати, и параметров, использующих другие методы печати с переносом.Можно видеть, что извлеченная подвижность хорошо сопоставима с большинством современных устройств на основе Si NR и выше, чем у полевых транзисторов на основе наномембран Si ⁵³ . Значение µ _eff незначительно ниже, чем ранее сообщенное значение (680 см ² / Вс) при использовании диэлектрика из самоорганизующихся нанодиэлектриков (SAND) (толщиной 15 нм). Однако процесс депонирования SAND занимает много времени и требует дополнительных усилий с точки зрения обработки решения в контролируемой среде и, следовательно, может не подходить для масштабируемой высокопроизводительной обработки ⁷ .Вместо этого с нанесением более тонкого диэлектрика SiN _x , мобильность устройств с рулонной печатью может быть дополнительно увеличена. Извлеченное значение подпороговой крутизны (SS) значительно выше для устройств с рулонной печатью. Можно отметить, что при отсутствии поверхностных аномалий теоретический предел SS составляет около 60 мВ / дек. Расчетный подпороговый размах в ~ 8 раз выше, чем в одном из лучших примеров в литературе (~ 120 мВ / дек) с использованием SAND ⁵⁴ , и в ~ 16 раз больше, чем теоретический предел в CMOS.Как упоминалось выше, тонкий диэлектрик затвора может улучшить управление затвором в канале и, таким образом, снизить значения SS, близкие к уровню техники.

В полевых транзисторах на основе наноматериалов, работающих в режиме обеднения / накопления, качество интерфейса диэлектрик / полупроводник играет доминирующую роль в определении характеристик транзистора и стабильности электрического смещения. С этой целью мы количественно определили плотность заряда занятой ловушки на границе SiNx / Si NR ( D _и ), используя следующее соотношение ^55,56 :

$$ {\ Delta} {{{\ mathrm { Q}}}} = {\ Delta} {{{\ mathrm {V}}}} _ {{{{{\ mathrm {th}}}}} \; {{{\ mathrm {x}}}} \; {{{\ mathrm {Cox}}}} $$

(5)

Для расчета гистерезиса (т.е.e., Δ V _th ) сканирование с прямым и обратным переносом выполнялось между -5 V _GS до +10 V _GS . Как показано на дополнительном рисунке 7, для NRFET наблюдается незначительный гистерезис (0,4 В). Используя данные гистерезиса, Si NRFET показал значение D _it 1,7 × 10 ¹¹ / см ² (Δ V _th = 0,4 В и C _ox = 7 × 10 ⁻⁴ Ф / м ² ).Расчетное значение D _— на границе SiN x / Si NR на порядок меньше, чем на границе SiO ₂ — полупроводник для полевых транзисторов на основе наноматериалов ^56,57 .

Электромеханические характеристики Si NRFET

Механическая прочность и стабильность устройства изготовленных гибких Si NRFET были оценены при различных условиях изгиба. Результаты электрических характеристик при изгибе показаны на рис.4. Устройство подвергалось растяжению и сжатию путем установки на выпуклые и вогнутые конструкции, напечатанные на 3D-принтере. Для обоих типов изгиба радиус кривизны изгиба составлял 40 мм, как показано на вставке к рис. 4а. Передаточная и выходная характеристики при изгибе показаны на рис. 4а, б соответственно. Как видно, устройство показало небольшие изменения в I _на , в то время как V _th , SS и другие параметры устройства в основном остались без изменений.Влияние механического напряжения на I _на NRFET в цикле изгиба на сжатие и растяжение было исследовано с В, , _GS = 5 В и В, , _DS, = 3 В, для пяти случайно выбранных устройств NRFET (Рис. . 4c). Известно, что деформация, возникающая в результате механического изгиба, влияет на зонную структуру полупроводникового материала и, следовательно, на эффективную массу и подвижность носителей заряда ^14,58 . Изменение подвижности напрямую влияет на ток истока транзистора.Как и ожидалось, деформация изгиба при растяжении привела к небольшому увеличению I _DS , тогда как изгиб при сжатии привел к уменьшению I _DS ⁷ . Для проверки механической прочности изготовленные NRFET-транзисторы были подвергнуты 100 циклам изгиба, и соответствующие токи стока показаны на рис. 4d. Пиковые значения тока стока были получены в плоских условиях после каждых 10 циклов изгиба при сжатии и растяжении (Rc = 40 мм).Как видно из этого набора данных, I _на показали почти стабильный отклик при повторяющихся изгибах. Незначительное изменение электрических свойств во время циклического изгиба объясняется двумя основными факторами. Во-первых, механический изгиб, который приводит к изменению эффективной массы и, следовательно, подвижности носителя заряда, как упоминалось выше ^15,58 . Второй — отслоение слоев устройства, в том числе металлических контактов. Их можно смягчить и устранить, добавив слой инкапсуляции поверх конечного устройства / схем.Такая схема была продемонстрирована в прошлом с тонким слоем полимера в качестве герметика (обычно из того же материала, что и подложка) поверх Si NRFET. Такая конфигурация обеспечивает высокую гибкость наряду со стабильными электрическими свойствами за счет перевода устройств в нейтральную механическую плоскость и предотвращает возникновение в устройстве любых деформаций, вызванных изменениями, вызванными циклическим изгибом. Это может улучшить изгибаемость, стабильность устройства, а также устранить небольшое изменение электрических свойств в условиях изгиба ⁵⁹ .

a Измеренная передаточная характеристика ( I _DS по сравнению с V _GS ) Si-NRFET в условиях плоского, растягивающего и сжимающего изгиба. b Выходные характеристики Si-NRFET в плоскости и в условиях изгиба (Rc = 40 мм)). c Изменение тока в открытом состоянии при В _GS = 5 В в циклах изгиба на сжатие и растяжение. d Изменение тока стока в плоском состоянии во время циклов изгиба на сжатие и растяжение при В _DS = 3 В, В _GS = 5 В.

В итоге мы представили простой и эффективный и R2R-совместимая технология прямой рулонной печати для переноса кремниевых нанолент (Si NR) непосредственно на гибкую подложку из PI. Этот инновационный метод печати, позволяющий избежать использования эластомерных трансферных штампов, сводит к минимуму сложность процесса и повышает производительность печати и точность совмещения.Продемонстрирован высокий выход передачи ~ 95% при идеальном совмещении.