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【LOL外围】北京大学超薄柔性电子器件研究获得重要进展

【LOL外围】北京大学超薄柔性电子器件研究获得重要进展

本文摘要:据北京大学新闻网报导,大数据和物联网方兴未艾,令其人们无时无刻地与数字世界对话。柔性可穿着电子器件的发展未来将会完全革新人与数字世界的交互方式,确实构建人体与数字世界的无缝接入。

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据北京大学新闻网报导,大数据和物联网方兴未艾,令其人们无时无刻地与数字世界对话。柔性可穿着电子器件的发展未来将会完全革新人与数字世界的交互方式,确实构建人体与数字世界的无缝接入。然而,当前柔性基底上的电子器件仍面对着诸多根本性挑战,例如器件性能无法突破,传统的硅基有序金属氧化物半导体(CMOS)工艺与柔性电子器件不相容,器件与人体的交互过于友好关系,等等;尤其是如何在可共形贴敷于皮肤的超薄柔性衬底上构建高性能的CMOS器件与系统集成,是推展下一代服务于个人运动、身体健康、医疗监控的新型可穿着技术的关键所在。

近日,北京大学信息科学技术学院、纳米器件物理与化学教育部重点实验室胡又凡研究员与彭练矛教授课题组针对超薄柔性电子器件的研究获得最重要进展。他们利用碳纳米管网络薄膜作为闸极材料,在超薄柔性衬底上制取出有高性能的CMOS电子器件,并顺利地将传感集成系统应用于人体信息监测。课题组充分利用碳纳米管电子器件可低温加工的优势,用金属钯和钪作为电极认识,分别流经电子和空穴,在超薄柔性基底上建构CMOS器件和电路,解决了传统硅基技术中柔性基底与高温掺入工艺不相容的问题。

在低温条件下制取的CMOS器件性能平面,柔性基底上的仅次于跨导超过5.45μS/μm,为现有文献报导的拟合结果,与完全相同材料在刚性基底上所获得的性能非常,解决了仍然以来不存在的柔性基底加工环境对器件性能的容许。他们还首次在超薄柔性基底上构建5MHz的电路波动频率,转入射频辨识(RFID)技术的高频工作范围——对于构建未来无线数据通信和能量传输来说,这是关键性的突破。器件加工使用与传统微电子工艺相容的光刻工艺,从而确保了器件可规模制取。

与此同时,课题组还在该超薄衬底上构建了碳管电路与湿度传感器的构建,可原位对传感信息展开数据处理。整个传感系统的整体厚度仅有为4μm(严重不足纹路的十分之一),可柔和地贴的屋在皮肤上,构建对皮肤呕吐状况的监测。

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这一研究体现出有碳管电子器件在柔性电子学领域的独有优势和极大应用于潜力,也说明了出有基于碳管电子器件的柔性电子皮肤未来将会沦为下一代可穿着电子器件,构建人体与数字世界的无缝交互。2018年2月初,涉及工作以《超薄塑料薄膜上的高性能碳纳米管有序电子器件和构建传感系统》(High-performancecarbonnanotubecomplementaryelectronicsandintegratedsensorsystemsonultrathinplasticfoil)为题,公开发表于材料学领域最重要期刊《美国化学会?纳米》(ACSNano)(DOI:10.1021/acsnano.7b09145)。信息学院博士研究生张恒为第一作者,胡又凡研究员与彭练矛教授为通讯作者。上述研究工作获得“海外高层次人才引入计划”、国家自然科学基金、国家重点研发计划等反对。


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