化學(xué)所有機(jī)薄膜晶體管多功能化研究獲進(jìn)展

　　有機(jī)薄膜晶體管（OTFT）具有柔韌性好、成本低和應(yīng)用前景廣闊等特點(diǎn)，相關(guān)研究是國際上廣泛關(guān)注的前沿交叉領(lǐng)域。隨著OTFT性能指標(biāo)的不斷攀升，器件功能化研究開始成為該領(lǐng)域關(guān)鍵發(fā)展方向之一。近年來，中國科學(xué)院化學(xué)研究所有機(jī)固體實(shí)驗(yàn)室的研究人員在多功能OTFT的構(gòu)建和功能應(yīng)用研究方面開展了系統(tǒng)的創(chuàng)新研究。在前期工作中，他們結(jié)合器件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在高靈敏度壓力傳感、磁傳感和氣體靈敏檢測(cè)方面取得系列進(jìn)展（Nat. Commun. 2015, 6, 6269; Adv. Mater. 2015, 27, 7979; Adv. Mater. 2016, 28, 4549）。此外，他們還結(jié)合熱電原理，在國際上率先利用有機(jī)熱電材料構(gòu)建了自供電柔性壓力-溫度雙參數(shù)傳感器（Nat. Commun. 2015, 6, 8356），上述成果被國際同行認(rèn)為是發(fā)展了構(gòu)筑新型柔性傳感器的新方法（Adv. Mater. 2016, 28, 4556）。

　　感受器是生物體實(shí)現(xiàn)外部信息感知的重要組成部分之一，其功能核心是將外界的刺激信號(hào)（壓力、光、溫度、氣味等）轉(zhuǎn)化為可被神經(jīng)系統(tǒng)識(shí)別的電信號(hào)，從而引起生物體的感知和應(yīng)激行為。盡管已發(fā)展的OTFT傳感器可以實(shí)現(xiàn)上述功能，但是與該類傳感器相兼容的OTFT信號(hào)處理器件和器件集成方案尚未報(bào)道。賦予OTFT傳感器仿生信號(hào)處理功能是推動(dòng)相關(guān)器件向生物電子應(yīng)用方向發(fā)展的關(guān)鍵點(diǎn)。

　　在中科院戰(zhàn)略先導(dǎo)研究計(jì)劃和國家自然科學(xué)基金委的支持下，化學(xué)所有機(jī)固體實(shí)驗(yàn)室的科研人員在OTFT觸覺系統(tǒng)的構(gòu)建方面取得新進(jìn)展。研究人員在此前懸浮柵OTFT壓力傳感器構(gòu)建的基礎(chǔ)上，通過錯(cuò)位柵極器件結(jié)構(gòu)與質(zhì)子介電層的引入成功構(gòu)建了OTFT突觸晶體管。更為重要的是，結(jié)合OTFT傳感器與OTFT突觸晶體管的集成實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)信號(hào)轉(zhuǎn)換和類突觸信號(hào)處理。該觸覺系統(tǒng)顯示了常規(guī)傳感器難以具備的時(shí)程和動(dòng)態(tài)壓力感知功能，可以多維度地反映出壓力施加的位置、強(qiáng)度、持續(xù)時(shí)間、時(shí)間間隔以及循環(huán)次數(shù)等綜合信息，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)外界觸覺信號(hào)的智能處理，為仿生智能器件和元件的構(gòu)筑提供了新的思路。相關(guān)結(jié)果發(fā)表在Adv. Mater. 2017, 29, 1606088上。Nat. Rev. Mater.（2017; doi:10.1038/natrevmats.2017.15）以“Research Highlight”的形式對(duì)上述結(jié)果進(jìn)行了專題報(bào)道。

OTFT觸覺感知系統(tǒng)示意圖