晶體管是構(gòu)成集成電路的核心元器件，在半導(dǎo)體工業(yè)中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。傳統(tǒng)的晶體管技術(shù)多采用硬質(zhì)剛性的硅基或氧化物材料，已逐漸逼近物理和工藝極限，而有機(jī)材料由于分子可調(diào)、本征柔韌、彈性可伸縮、半透明以及色彩豐富等優(yōu)勢(shì)，使得新一代有機(jī)軟體晶體管及其集成電子器件展現(xiàn)出巨大潛力。
重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院/輸變電裝備技術(shù)全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室尹志剛教授致力于晶體管等光電子薄膜器件及傳感技術(shù)研究，自2022年底加入電氣學(xué)院以來(lái)，與殷明杰教授、鄭慶東教授、李劍教授等團(tuán)隊(duì)合作在導(dǎo)電薄膜微納制造與器件應(yīng)用、高穩(wěn)定半導(dǎo)體薄膜及柔性低功耗晶體管、半透明光伏器件等方面取得系列進(jìn)展（Small 2023, 19, 2301071；Mater. Today Phys. 2023, 37, 101206；Mater. Today Energy 2023, 35, 101322），并于2023年獲瑞典的國(guó)際先進(jìn)材料協(xié)會(huì)科學(xué)家獎(jiǎng)?wù)拢?/span>IAAM Scientist Medal）。最近，尹志剛課題組面向后摩爾時(shí)代的低能耗、智能化電子設(shè)備需求，聚焦有機(jī)軟體晶體管技術(shù)，以期突破傳統(tǒng)晶體管的局限性并推動(dòng)新一代電子器件的快速發(fā)展。為了架構(gòu)高性能軟體晶體管（圖1A），團(tuán)隊(duì)結(jié)合多年的研究積累，總結(jié)分析了實(shí)現(xiàn)低功耗有機(jī)軟體晶體管的主要介電工程策略，包括設(shè)計(jì)有機(jī)高介電常數(shù)（κ）絕緣材料、發(fā)展固態(tài)聚電解質(zhì)材料以及利用液體/凝膠電解質(zhì)等（圖1B），闡明了器件的工作機(jī)制，并論述了具有廣闊前景的新興電子應(yīng)用（圖1C）。這些低功耗的軟體晶體管及其器件陣列和集成系統(tǒng)將引發(fā)電子學(xué)的變革性發(fā)展，為柔性可穿戴電子、生物醫(yī)學(xué)電子、神經(jīng)形態(tài)電子等領(lǐng)域帶來(lái)重要機(jī)遇和突破，對(duì)推動(dòng)大規(guī)模有機(jī)/柔性電子集成器件及裝備的制造、軟體電路和智能芯片的發(fā)展也具有積極意義。相關(guān)成果近期在頂級(jí)綜合期刊The Innovation發(fā)表了題為“Low-power soft transistors triggering revolutionary electronics”的論文，重慶大學(xué)為唯一單位，柳子楊博士為第一作者、本科生趙曜申為第二作者，尹志剛教授為通訊作者。該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目、重慶英才計(jì)劃青年拔尖人才、重慶大學(xué)弘深青年學(xué)者A類引進(jìn)人才等項(xiàng)目的支持。
The Innovation是由青年科學(xué)家與Cell出版社創(chuàng)辦的綜合性英文學(xué)術(shù)期刊：旨在向科學(xué)界展示鼓舞人心的跨學(xué)科發(fā)現(xiàn)，鼓勵(lì)研究人員專注于科學(xué)的本質(zhì)和自由探索的初心。期刊位列中科院1區(qū)，2022年影響因子為33.1、CiteScore為23.6，成為排名僅次于Nature和Science的全球綜合性期刊前三。
圖1. 低功耗有機(jī)軟體晶體管：（A）器件結(jié)構(gòu)示意圖；（B）基于三類介電材料的器件工作機(jī)制；（C）集成器件及其新興電子應(yīng)用。
論文信息：Ziyang Liu, Yaoshen Zhao, Zhigang Yin*, Low-power soft transistors triggering revolutionary electronics, The Innovation 2024, 5(3), 100616. DOI：https://doi.org/10.1016/j.xinn.2024.100616
