Small Methods: 有机柔性电子研究进展综述

20世纪60年代以来,硅基半导体产业已成为现代信息社会的基石。传统的CMOS电路是由刚性电路板和硬硅基芯片组成的刚性系统,已不能满足前沿电子技术的设备形变应用需求,如:可穿戴电子技术、植入生物电子技术、机器人技术和人工智能技术等。相对于传统硅电子,柔性电子是指可以弯曲、折叠、扭曲、压缩、拉伸、甚至变形成任意形状但仍保持高效光电性能、可靠性和集成度的薄膜电子器件。1977年导电聚乙炔的发现,开启了基于π-共轭体系的有机电子学世界。有机半导体材料以其固有的轻量化、柔软性、低温连续加工兼容性和可设计的电子结构等优异特性,受到了学术界和工业界的广泛关注。基于有机半导体材料的柔性电子技术具有更大的应用灵活性和工作环境适应性。有机柔性电子的蓬勃发展,标志着人类社会进入了一个新兴的智能信息时代。

近日来自香港理工大学严锋课题组的邀请综述文章“Organic Flexible Electronics”总结了有机柔性电子的最新研究进展。首先,该综述以当前有机柔性电子技术的主要挑战为切入点,即器件最佳的光电性能与柔性性能之间的平衡问题。据此,文章总结凝练了发展高性能有机柔性电子器件的“四元素”模型:固有柔性有机半导体材料、结构工程、应力工程和低温连续加工工艺,具体阐述了材料筛选、器件结构设计、制备工艺中的关键科学问题以及当前的应对策略。其次,该综述详细介绍了新兴的柔性电子/光电子器件和材料的重要研究成果,涵盖有机发光二极管(OLEDs)、有机光伏(OPVs)、有机薄膜晶体管(OTFTs)驱动及其射频识别标签(RFID)、生物、光、气体、压力传感器(Sensor)和电存储器(Memory)等。作者重点介绍了不同类型柔性电子器件的设计策略、重要光电性能参数及其在机械形变下的性能变化情况。特别地,该综述举例介绍了单一柔性功能单元与柔性集成电子器件,展示了柔性集成电子平台用于可穿戴健康/环境监测、生物植入设备的巨大潜力。最后,作者对有机柔性电子商业化所面临的难题进行了深入讨论和展望,为高性能有机柔性电子器件的研制和应用提供了参考。相关综述文章在线发表于Small Methods (DOI: 10.1002/smtd.201800070)。

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