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  • 1 # 創意風向標

    我們距離整個都可以彎過來折過去的手機不遠了?

    【圖注】藍光和綠光分別用於在柔性電晶體裝置上寫入和擦除資訊。半導體聚合物基質中包含的分子開關可在兩種狀態之間來回切換:與穿過半導體的電流相互作用)或者不發生相互作用。圖片來源: Paolo Samori,斯特拉斯堡大學&法國國家科學研究中心(CNRS)

    可應用於柔性電子產品的有機奈米材料技術不斷取得突破,但讓人不解的是:為什麼這些技術沒有被更多地應用於可穿戴電子裝置上?問題在於,雖然我們可以用有機奈米材料製造柔性邏輯電路和顯示屏,但是,要造出寫入/擦除速度達到了實用水平的柔性非易失性儲存器(記憶體)還有很長一段路要走。

    最近,斯特拉斯堡大學和法國國家科學研究中心(CNRS)的研究團隊與柏林洪堡大學以及斯洛維尼亞新戈裡察大學的研究者合作,開發出了一種由有機奈米材料製成的柔性非易失性光儲存薄膜電晶體,這種新器件有望改變可穿戴電子裝置的格局。

    到目前為止,研製柔性有機儲存器的主要難點在於,這種系統不能隨時間推移而丟失資料(非易失),而且得是柔性的,還要允許反覆寫入/擦除多次。

    這個國際研究團隊克服了這些障礙,但他們希望有更多的突破。“我們希望每個器件可以儲存不止一個位元(多級操作);我們實現了8個位元,”文章作者之一,來自CNRS的研究員Emanuele Orgiu在接受 IEEE Spectrum的郵件採訪時說。

    “除此之外,我們的器件可以直接用溶液在塑膠基板上製成,並且它們的響應時間非常短(在納秒級),對於響應時間通常很長(大於1毫秒)的有機半導體來說急需的特性,” Orgiu補充道。

    在發表於Nature Nanotechnology的論文中,研究團隊解釋道,他們使用二芳基乙烯(DAEs)來製作儲存器件,具備上述的所有特性。DAEs可以在兩種狀態之間轉換(稱為開啟或關閉形式)。從寫入到擦除的轉換則只需要改變入射到材料表面的光的波長(藍光寫入,綠光擦除)。

    “我們研究中使用的DEAs特別適合非易失性資料儲存,因為它們的兩種形式在各種環境條件下都是穩定的,”另一個CNRS的研究員Tim Leydecker解釋道。“並且,即使被嵌入在半導體聚合物基質中,它們也可以進行切換, 未來有望用於製造柔性薄膜。”

    CRNS的Paolo Samorì解釋說,DAE分子對3納秒鐳射脈衝的快速響應使得它們與現代電子器件有相同的競爭力。他還補充說,DAE分子的另一個優點是響應光照進行轉換的分子數可以被精確控制,這是在多級儲存中提高資料密度的關鍵要求。

    他們目前所製作的器件是實驗室樣機,因此面積相對較大,有1平方毫米。毫無疑問,要使其成為商業產品,微型化以及合適的封裝是非常重要的。然而,研究者已經著眼於此,並計劃持續測試器件在封裝後的表現及穩定性。

    研究團隊還將檢查新器件的生產過程是否與現有的產業化生產工藝相容,例如卷對卷製造技術和噴墨列印。

    柏林洪堡大學Stefan Hecht補充道:“把這種儲存器件應用到採用其他有機電子技術(有機LED有機場效應電晶體)的電子裝置中,是非常重要的一步,因為整個系統都將從有機電子元件的優點中受益。”

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