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圖1. 低功耗有機(jī)軟體晶體管的介電工程架構(gòu)策略及新興電子應(yīng)用

  近期，尹志剛教授等人在此基礎(chǔ)上開發(fā)出氯化鋅摻雜的一類新型柔性聚電解質(zhì)雜化介電薄膜材料，并用于設(shè)計(jì)和制造多級非易失性低電壓柔性有機(jī)場效應(yīng)晶體管（OFET）存儲器。研究表明，該類存儲器能在-1.5 V的低工作電壓下實(shí)現(xiàn)0.548 V的寬記憶窗口，展現(xiàn)出優(yōu)越的存儲性能。通過調(diào)節(jié)柵極電壓，該團(tuán)隊(duì)成功調(diào)控了新型聚電解質(zhì)雜化介電薄膜中的離子遷移能力，從而賦予柔性OFET存儲器出色的存儲能力。存儲器還能夠通過編程柵極脈沖電壓有效地寫入數(shù)據(jù)，并依賴反向柵極脈沖電壓及紫外光輻照進(jìn)行數(shù)據(jù)擦除。此外，低功耗OFET存儲器可被集成為柔性存儲器陣列實(shí)現(xiàn)成像與圖像處理應(yīng)用。在此過程中，利用均值電流輸出電路平滑成像點(diǎn)處的電流并成像，可以顯著提高圖像邊緣清晰度并保留關(guān)鍵信息，同時(shí)減少成像圖的存儲空間。這一創(chuàng)新研究成果，展示了新型柔性聚電解質(zhì)雜化介電材料及其低功耗OFET存儲器在信息感知、存儲與計(jì)算領(lǐng)域的誘人應(yīng)用潛力。

柔性聚電解質(zhì)雜化介電薄膜的設(shè)計(jì)和特性：

圖2. 聚電解質(zhì)雜化介電薄膜在不同電壓作用下的元素分布狀態(tài)圖

多級非易失性低電壓OFET存儲器的設(shè)計(jì)和性能：

圖3. 多級非易失性低電壓OFET存儲器的柔性器件結(jié)構(gòu)和電學(xué)特性

圖4. 多級非易失性低電壓OFET存儲器的靜態(tài)存儲特性

圖5. 多級非易失性低電壓OFET存儲器的動(dòng)態(tài)存儲特性

柔性低電壓OFET存儲器陣列的圖像處理應(yīng)用：

圖6. 柔性低電壓OFET存儲器陣列及圖像處理應(yīng)用

  綜上所述，該團(tuán)隊(duì)在PAA:PEG聚電解質(zhì)復(fù)合介電薄膜中率先引入氯化鋅提升其離子遷移能力，并通過調(diào)節(jié)編程柵極脈沖電壓實(shí)現(xiàn)對離子遷移效應(yīng)的有效調(diào)控，從而實(shí)現(xiàn)多級存儲特性的柔性低電壓OFET存儲器及存儲陣列。該類非易失性存儲器可在-1.5 V的低工作電壓下，覆蓋36.5%的掃描范圍，呈現(xiàn)出0.548 V的寬記憶窗口；且能通過編程柵極脈沖電壓有效寫入數(shù)據(jù)，并通過反向柵極脈沖與紫外光輻照進(jìn)行數(shù)據(jù)信息擦除。得益于該類OFET存儲器的快速存儲和便捷記憶特點(diǎn)，器件還被集成設(shè)計(jì)為柔性低電壓OFET存儲器陣列，實(shí)現(xiàn)高效的電脈沖成像和圖像平滑處理應(yīng)用。研究結(jié)果表明，新型聚電解質(zhì)雜化介電復(fù)合材料在低功耗柔性OFET器件開發(fā)中具有良好潛力，將有效推動(dòng)高性能OFET存儲器在先進(jìn)傳感、信號處理、數(shù)據(jù)存儲等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。

  原文鏈接：

  1. Changdong Liu, Zhigang Yin*, Yuting Liu, Qingdong Zheng, Flexible polyelectrolyte hybrid dielectrics for multilevel nonvolatile low-voltage organic transistor memories. Chemical Engineering Journal, 2025, 504, 158625.

  https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.158625

  2. Ziyang Liu, Yaoshen Zhao, Zhigang Yin*, Low-power soft transistors triggering revolutionary electronics, The Innovation, 2024, 5, 100616.

  https://doi.org/10.1016/j.xinn.2024.100616

通訊作者簡介：

  尹志剛教授簡介：重慶大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師。2011-2022年在中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所歷任研究實(shí)習(xí)員、助理研究員、副研究員、研究員和博導(dǎo)；2018-2020年留學(xué)德國柏林洪堡大學(xué)、馬普學(xué)會Fritz-Haber研究所任訪問學(xué)者和訪問教授。2022年底調(diào)入重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院/輸配電國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室任教授、博導(dǎo)、PI。從事光電薄膜和器件（晶體管、傳感器、太陽能電池、探測器等）、柔性電子及感存算技術(shù)、新型電工材料與裝備智能化的研究，主持裝發(fā)預(yù)研基金、國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目、重慶市重大專項(xiàng)課題等13項(xiàng)，在The Innovation、Adv. Energy Mater.、Adv. Sci.、Adv. Funct. Mater.、Nano Energy等期刊發(fā)表論文60余篇，被引5800多次。入選中科院青年創(chuàng)新促進(jìn)會會員、重慶青年拔尖人才、福建省杰青、福建省高層次人才等，獲國際先進(jìn)材料協(xié)會科學(xué)家獎(jiǎng)?wù)隆⒏＝ㄊ∽匀豢茖W(xué)獎(jiǎng)、國際Vebleo協(xié)會會士、德國DAAD學(xué)者等榮譽(yù)。擔(dān)任The Innovation Materials、Materials Today Electronics、Chip、《中國激光》等期刊學(xué)術(shù)編輯、編委或青年編委，以及中國工業(yè)合作協(xié)會新材料與能源應(yīng)用專委會理事等。受邀在IEEE、IAAM、IACOP等國際國內(nèi)學(xué)術(shù)會議任分會主席或主旨/邀請報(bào)告近30次，擔(dān)任國家科技重大專項(xiàng)會評專家、中國南方電網(wǎng)會評專家等。

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