可像紙一樣隨意卷起放入口袋的手機、可任意彎曲折疊的電視、可顯示新聞以及股市行情和天氣預報的車窗……這些聽起來就會讓人興奮不已的高科技產(chǎn)品或?qū)⒑芸斐蔀楝F(xiàn)實。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)突破或?qū)⑹拐郫B電視成為現(xiàn)實，作為推動物聯(lián)網(wǎng)和智能物品的“最核心”技術(shù)—柔性有機薄膜晶體管（OTFT）性能穩(wěn)定性機制研究獲重大突破。復旦大學信息科學與工程學院仇志軍副教授與劉冉教授領(lǐng)導的科研團隊，近日宣布“建立水氧電化學反應與有機薄膜載流子相互作用的統(tǒng)一理論模型”成果，該成果有望加速柔性電子在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的大規(guī)模應用。相關(guān)論文發(fā)表在最新一期國際權(quán)威學術(shù)期刊《自然·通訊》上。

可“印刷”在任意材料表面

柔性電子技術(shù)具有特有的彎曲性和可延展性，能形成智能包裝、可穿戴健康護理產(chǎn)品等，成為促成物聯(lián)網(wǎng)普及和大規(guī)模應用的最核心技術(shù)。然而，截至目前，業(yè)界還沒有摸清柔性電子技術(shù)的最核心器件OTFT性能非穩(wěn)定性的本質(zhì)機理，成為了其大規(guī)模應用的障礙。有機薄膜晶體管（OTFT，organic thin film transistor）是以有機半導體材料為有源層的場效應晶體管器件。“它是柔性電子技術(shù)的核心，基本結(jié)構(gòu)和功能與傳統(tǒng)的薄膜晶體管(TFT)基本相同，不同的是它采用有機材料作為工作物質(zhì)?！背鹬拒娬f，科學界對有機薄膜晶體管的研究可追溯到上世紀80年代。

科學家的興趣源自有機薄膜晶體管無可比擬的優(yōu)勢。仇志軍介紹，無機薄膜晶體管只能以平面方式顯示，無法做到很有彈性的彎曲顯示，而有機薄膜晶體管因為使用有機材料，則可任意彎曲與伸展，由此真正解放了柔性襯底的柔性，可誕生眾多新型應用領(lǐng)域。比如，可被制作于軟性基板上，成為可彎曲的顯示器。

不僅如此，與無機薄膜晶體管相比，有機薄膜晶體管加工設備簡單，前期投入成本低；加工過程屬于低溫工藝，一般在180℃以下，工藝簡單，不會對環(huán)境造成污染；更重要的是，它質(zhì)輕、膜薄，具有良好的柔韌性，可以大面積“印刷”在任意材料表面，達到大幅降低生產(chǎn)成本的目的。

與此同時，嚴峻的現(xiàn)實挑戰(zhàn)也讓業(yè)界和科學界賦予有機薄膜晶體管更多的熱情。隨著半導體器件尺寸走向量子極限，國際半導體技術(shù)發(fā)展藍圖組織評估，硅集成電路技術(shù)在未來10至15年可能走到盡頭?！白鳛樾乱淮嵝燥@示的核心技術(shù)，有機薄膜晶體管被視為傳統(tǒng)硅集成電路的替代品?！睆偷┐髮W信息科學與工程學院教授劉冉說，所謂柔性，即可彎曲、折疊甚至拉伸。

此外，蓬勃發(fā)展的物聯(lián)網(wǎng)也讓有機薄膜晶體管的研究更加炙手可熱。有關(guān)專家預測，2015年我國物聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模有望超過10000億元，到2020年將超過50000億元。“搭建物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)是數(shù)以億計的信息傳感設備，由于特有的彎曲性和可延展性，有機薄膜晶體管成為連接"物"與"云"的關(guān)鍵技術(shù)?！背鹬拒娺M一步解釋說，要將物與物聯(lián)系在一起，必須通過功能各異的傳感器感知并傳遞周圍環(huán)境信息，而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和成熟也對傳感器提出了新的要求，低成本、低功耗、可印刷的柔性薄膜傳感器的市場需求將在未來10年急劇增加。