瞬态电子器件研究最新进展

瞬态电子器件是指当所制备的电子功能器件在完成指定功能后,其物理形态和功能可以在外界刺激触发下立即发生部分消失或者完全消失的一种新兴电子器件.传统意义上的电子器件通常非常稳定,甚至需要在极端环境下能够正常工作,但正是这种稳定性使得当前淘汰或者损毁的电子器件成为污染环境的主要源头之一.相反,具有可降解功能并能够在外界特定刺激作用下发生即时降解的瞬态电子概念的提出很好地解决了这个难题.同时,瞬态电子具有可以补充传统集成电路的能力,并将应用领域扩展至植入式可降解医疗电子器件、安全电子器件、可消失环境传感器和零废物消费电子器件中.本文综述了近几年瞬态电子器件的兴起和发展,阐述了以瞬态技术为基础的各类电子器件的潜在应用.     

生物可降解能源器件及其应用

 植入式瞬态电子器件由可降解材料构建而成,这些电子器件能够在体内降解并吸收,无需二次手术取出,避免了长期植入产生的负面效应。作为一个新兴的研究领域,植入式瞬态电子器件在体内传感和治疗方面都有着巨大的潜能。然而,大多数植入式瞬态电子器件的正常工作都需要外部能源供给,这极大限制了它们在体内的应用。因此,一种具有生物相容性、可控降解和生物可吸收的新式生物可降解能源器件,成为了植入式瞬态电子器件的迫切需求。介绍了4种生物可降解能源器件（生物可降解原电池、光伏电池、超级电容器和摩擦纳米发电机）及其应用,并探讨了各自所面临的挑战和未来发展趋势。     

功能高分子材料在柔性电子领域研究进展

柔性电子是基于柔性有机/无机功能材料、柔性/可延展基底并结合相应加工工艺得到的新型电子器件.与传统电子器件刚且硬的缺陷相比,柔性电子优秀的力学性能(柔性化和可拉伸等)使其更加适用于可穿戴电子、人机交互、软体机器人等尖端电子领域.自柔性电子起始阶段,高分子材料就被视为实现柔性电子技术走向应用的关键材料,例如柔性高分子基底材料、高分子界面改性材料、柔性高分子功能材料等.借助于高分子材料的优秀性能,半导体技术突破了传统材料的限制,实现了电子器件的柔性化,而且极大地拓展了柔性电子在生物医学、柔性显示屏、能量存储与转换器件以及人机交互等领域的应用.然而随着柔性电子技术的不断发展,现有的技术水平已经不能满足应用领域的苛刻需求,亟需在功能材料研究上获得突破.目前,研发用于柔性电子的新型功能高分子材料被视为解决这一问题的突破点之一.因此,本文基于本课题组的相关工作,综述了近期功能高分子材料在柔性电子领域的相关研究进展,基于柔性电子器件的组成角度以及加工工艺角度,从柔性电子中的三种关键材料(柔性基底材料、界面改性材料、柔性功能材料)出发,分析功能高分子材料在柔性电子领域的研究现状以及发展前景.     

蛋白基柔性材料的介观重构及其光电子器件

自然界中的蛋白质材料具有天然丰度、多种化学成分、可调控的性能、优异的生物相容及可降解性能等特点,为柔性光电子器件的发展提供了新的机遇.然而,蛋白质化学稳定性差、机械柔性不可控等缺点使得传统加工技术难以应用在其表面,严重制约了其在柔性电子领域的应用.本文首先以丝蛋白和角蛋白为例介绍了天然蛋白材料的介观重构以及加工技术,阐述了天然蛋白质材料的多级网络结构与其物理性能的关系.在此基础上,侧重介绍它们在柔性传感、发光、晶体管及存储等器件中的应用,最后展望了蛋白基柔性材料在光电子器件发展中所面临的挑战以及发展机遇.     

面向柔性电子的形状记忆聚合物

与传统电子器件的刚性相比,柔性电子器件可弯曲、可延展,在诸如可穿戴设备等应用中显示出不可比拟的优势.现有柔性电子器件通常基于宏观平面设计,限制了其发展.形状记忆聚合物作为一类智能材料,具有形状可控、模量可调等特点,在电子器件方面受到了越来越广泛的关注.将形状记忆聚合物引入柔性电子器件,不仅可以更好地调节柔性电子器件的物理性能,还能使器件具有复杂的宏观三维立体结构,从而显示出更强大的功能.此外,形状记忆聚合物在柔性器件的制备上可以起到独特的作用.本文综述了形状记忆聚合物作为柔性电子基体材料和转印图章的发展过程及研究进展,并对该领域的未来发展方向进行展望.     

可延展柔性光子/电子集成器件专辑·编者按

正可延展柔性光子/电子器件改变了传统器件的刚性物理形态,极大拓展了光子/电子器件的发展模式与应用空间,已成为信息器件发展的重要方向之一.本专辑中,作者们紧密围绕可延展柔性光子/电子器件,从力学、物理、材料、化学、信息等不同领域,以多学科深度交叉驱动发展的视角,深入研究了可延展柔性器件的物理原理、新型材料、设计理论及制备方法等,并对该领域的发展趋势进行了展望.形状记忆聚合物作为一类智能材料,具有形状可控、模量可调等特点,在柔性电子器件领域受到越来越广     

GaN基高电子迁移率晶体管研究进展

由于氮化镓(GaN)材料具有禁带宽度大、击穿电场强、饱和电子漂移速度高等优异的物理特性,GaN基功率电子器件逐渐取代硅基电子器件在高温、高压与高频等领域的应用。目前,由GaN及其合金材料制备的高电子迁移率晶体管(HEMT)是电力电子、无线通信和雷达等领域的核心器件。除此之外,利用GaN基HEMT可制备高灵敏度的检测器件,在生物和光电检测领域的应用也越来越广泛。但是,尽管GaN基HEMT的性能正不断取得突破,该器件的规模化应用仍受到电学可靠性问题的限制,本文重点阐述了GaN基HEMT的研究进展以及存在的电学可靠性问题。     

少层黑磷中的高迁移率各向异性电导和光线性二色性

<正>确定材料和器件的结构是未来电子功能器件发展的关键,而材料的发展决定了未来器件构筑的方向。目前行业普遍认为下一代电子功能器件的特征尺寸将先到达10纳米左右,进而发展到构建几纳米尺度的电子器件和能源转换、存储器件。二维材料是一种新兴的纵向尺寸只有单个或几个原子厚度的纳米薄片状材料。自2004年二维石墨烯从石墨中成功剥离以来,原子厚度的材料不     

石墨烯基墨水的制备及其在印刷电子中的应用

 石墨烯材料具有优异的导电性、柔性、化学稳定性等特征,在印刷电子领域中具有广阔的应用前景。概述了石墨烯材料的宏量制备方法,结合喷墨打印、丝网印刷和3D打印等方法介绍了石墨烯墨水制备的技术特点和要求,展示了石墨烯在印刷电子功能器件中的应用,主要类型包括透明导电薄膜、柔性电路、超级电容器和可穿戴传感器等。总结了该领域当前研究进展中存在的问题和挑战,从材料设计、加工制备和器件应用方面进行了展望。在未来发展中可通过丰富石墨烯打印线路的结构形式,并注重利用组装的策略增强结构有序性,实现多功能、高性能的器件制备和应用。     

广东印刷显示技术及关键材料发展情况研究

印刷显示技术是将电子材料配制成电子墨水,以印刷加工的方式制备电子器件与系统.它以有机发光二级管(OLED)/量子点发光二级管(QLED)显示材料、喷墨打印设备以及相关器件工艺的创新和发展为前提.相较于真空蒸镀技术,喷墨打印技术可在大气环境下制作有机发光器件,避免使用昂贵的高真空设备,材料利用率高于90％,适合柔性大尺寸领域,适用于量子点(QD)器件制作.凭借这些优势,印刷显示技术被认为是未来显示技术的重要发展方向,一旦具有价格竞争力的印刷OLED全面量产,将加速市场渗透,实现对蒸镀OLED的弯道超车.本文梳理了国内外印刷显示相关材料、装备以及工艺技术的发展现状,对喷墨打印技术面临的技术难点和挑战进行了分析,并结合当前广东省相关技术和产业发展情况,研究提出了几点对策建议.     

在线暂态稳定评估的等效机暂态能量函数法

基于机组间相对运动的暂态能量评估系统暂态稳定性的观点，提出了等效机暂态能量函数法，该方法可以由临界机相对于参考机摇摆曲线定性判别系统暂态稳定性并给出稳定裕度，仿真计算验证了等效机暂态能量函数法的有效性，表明该方法可应用于在线暂态稳定评估。     

纳米纸在绿色电子器件中的研究进展

 纳米纸是由纳米纤维素自组装形成的二维薄膜材料,具有高透明性和极低的表面粗糙度,是一种理想的柔性电子器件基底材料。与合成高分子基底材料相比,纳米纸可以生物降解,为绿色电子器件的制备提供了条件。本文梳理了纳米纸的制备工艺、纳米纸的特点及纳米纸在柔性绿色电子器件,尤其是场效应晶体管、能源器件和发光器件等方面的应用。针对纳米纸在大规模低成本制备、在柔性绿色电子器件中存在的问题进行了分析,并对纳米纸在生物传感中的应用进行了展望。     

Self-Assembled Conjugated Polymer Nanometer Scale Devices

1 Introduction Nanometer scale devices, as the next generation devices of electronics, have got a worldwide attention and rapid development recently. Simultaneously, conjugated polymers have been applied in organic electronics successfully because of their outstanding electronic-photonic properties. However, as far as we know few reports have dealt with the fabrication of nanometer scale devices by using conjugated polymers, although the combination of nanometer scale devices and polymers will…     

精准医疗中的柔性电子技术

 精准医疗是一种以个人健康大数据为诊疗依据的高度个性化的新型医疗模式,其依靠的数据主要包括基因型数据、表型数据和环境数据,其中表型数据和环境数据的获取需要借助具有动态数据采集能力的移动测量装置。本文简述了精准医疗的一般概念,提出柔性电子技术能够为动态医学监测提供有力的技术保障,并从材料体系、结构设计、集成方式和数据传递方式等方面概述了柔性电子技术,结合了目前柔性电子技术在医学监测领域的研究成果展示了其在精准医疗领域的巨大应用潜力。提出可以从提高系统的供电能力、提高系统的集成度与复杂度以及深入研究化学量检测等方面进一步提升柔性医学监测系统的性能,使其更好地服务于精准医疗模式。     

传输线方程的一种数值解法

近年来随着高速数字电子设备运行速度的不断增加,有损传输线的暂态分析受到了广泛关注.传输线方程是一阶双曲型偏微分方程组,借助于偏微分方程数值解的理论知识将传输线方程变换为一阶拟线性方程组,从而将一阶拟线性方程组的差分格式用于计算传输线方程的数值解;利用电压、电流在始端、终端上的约束关系,运用传输线的电路集中参数等效模型理论确定边界条件;最后用这种差分格式计算两种典型边界条件下的传输线暂态响应.计算结果表明该方法是一种计算传输线暂态响应的行之有效的数值计算方法.计算时间少,直接可以得出时域响应.与常用的频域分析方法相比较,该方法在计算效率上优于传统的FFT算法.     

碳材料:新兴电子器件的未来

集成电路芯片是现代信息技术的基石。然而,硅基电子器件正在逼近其物理及设计极限,新一代非硅电子学的发展备受瞩目。碳材料家族众多同素异形体的独特性质以及碳基器件具有的更快响应速度,更低功耗及更高性能等诸多优点随着不断升级的制备技术和持续革新的器件设计正在创造着一场电子技术革命。本文基于碳材料家族中具有代表性的一维碳纳米管、二维石墨烯和三维金刚石,系统总结了其结构、特性及制备方法。同时从不同应用领域出发,列举了碳纳米管、石墨烯及金刚石的众多先进电子学应用。此外,新型全碳复合材料基于多维同素异构体复合的互补特性更加呈现出了碳材料在新一代非硅电子学应用的不可替代性。随着高质量材料制备技术、高性能器件优化设计及规模化生产的逐步完善,碳电子的未来已经到来。     

增材制造:印刷电子和3D打印技术

 增材制造作为智能制造的一部分已经被科研及工业界广泛关注。印刷电子和3D打印是两个典型的增材制造技术案例。在锁定增材制造的前提下,本文着重介绍了这两项技术的工艺发展历史和现状;通过对电子和光电器件的可印刷结构和性能的综述,引申出对增材制造工艺和功能性材料进一步优化的实际需求。这一生产工艺和材料系统的同时优化和创新将最大限度地发挥增材制造优势,从而促进应用市场的开发,加速中国制造2025的进程。     

The path to ubiquitous and low-cost organic electronic appliances on plastic

Organic electronics are beginning to make significant inroads into the commercial world, and if the field continues to progress at its current, rapid pace, electronics based on organic thin-film materials will soon become a mainstay of our technological existence. Already products based on active thin-film organic devices are in the market place, most notably the displays of several mobile electronic appliances. Yet the future holds even greater promise for this technology, with an entirely new generation of ultralow-cost, lightweight and even flexible electronic devices in the offing, which will perform functions traditionally accomplished using much more expensive components based on conventional semiconductor materials such as silicon.     

降解塑料研究的进展

降解塑料是为解决塑料污染而开发的一类新型高分子材料。本文论述了降解塑料的类型、降解机理及研究进展情况,并指出降解塑料的大规模生产和应用是今后塑料工业发展的一个重要方向。