有机薄膜晶体管:给全世界贴上“标签”

作者: 李丹 甘晓

来源: 中国科学报

发布日期: 2020-12-16 08:22:42

中国科学院启动的战略性先导科技专项支持下,科学家们在有机薄膜晶体管领域取得了显著成果,为射频识别标签的制备奠定了材料基础。研究团队通过发展迁移率模型和开发新的EDA软件工具,成功制作了包括多种基本电路单元在内的射频识别标签,标志着有机薄膜晶体管在射频识别标签应用上迈出了坚实的一步。

2014年起,中国科学院启动战略性先导科技专项(B类)“功能pi(π)-体系的分子工程”。在先导专项支持的5年工作里,由中国科学院院士朱道本、万立骏担任首席科学家,来自中国科学院化学研究所、长春应用化学研究所、上海有机化学研究所以及微电子研究所等多家单位的科研人员通力合作,产生一批原创性的具有世界领先水平的创新成果。从12月11日起,《中国科学报》盘点该项目支持下,科学家在6个不同领域取得的成果。

超市收银员扫描商品的二维码获得价格,是我们熟悉的场景。有一天,我们不再需要给商品贴上二维码,也可以了解它们的信息——“射频识别(RFID)”将发挥大作用。这是一种非接触式的自动识别技术,基本原理是由扫描器发射一种特定频率的无线电波能量给“标签”,驱动“标签”中的电路将内部的代码送回至扫描器,以实现“识别”的目标。

中科院微电子所副研究员耿玓介绍,这项技术的应用近来获得了快速的增长,在未来几年有望在传统领域及供应链管理中占据一席之地。其中,有机材料的本征柔性和低成本,将极大地扩展射频识别标签的应用场景——像塑料袋一样柔软又便宜的射频识别标签,可以贴在任何地方,用来接收信号,给全世界贴上“标签”的目标已不再遥远。

中国科学院启动战略性先导科技专项(B类)“功能pi(π)-体系的分子工程”支持下,化学家们制造了有机薄膜晶体管,为制备新型射频识别标签奠定了材料基础。如何在有机材料上设计和制作电路,成为接下来的首要问题。“由于有机半导体薄膜的无序性特征,载流子的传输特性与传统半导体材料具有很大差异。”耿玓说,“传统晶体管中使用的电子设计自动化(EDA)工具已不适于有机电路。

”为此,研究团队发展了有机薄膜晶体管的迁移率模型,建立了一种包含漏电流模型、电容模型以及参数提取方法的“薄膜晶体管紧凑模型”,开发了新的EDA软件工具。基于上述基础工作,研究人员成功制作了包括逻辑门、环形振荡器、触发器、计数器、解码器和只读存储器等基本电路单元在内的射频识别标签。国际评估专家指出:“团队取得的进步令人鼓舞,应尽快与工业伙伴合作,快速进入大规模生产。

”耿玓指出,这项研究距离实际应用还有相当长的距离,标签的稳定性和寿命都有待提升。“不过,我们仍然有理由相信,这是有机薄膜晶体管向射频识别标签应用上迈出的坚实一步。”

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