柔性电子功耗难题获突破：苏州大学研发新型晶体管，性能与能效双飞跃

在电子技术向柔性化、可穿戴化转型的浪潮中，柔性电子凭借其卓越的柔韧度、延展特性与便携优势，正不断拓宽电子设备的应用边界。然而，随着集成系统内晶体管密度的持续攀升，功耗问题日益凸显，成为制约其向高集成度、长续航方向发展的关键瓶颈。近日，苏州大学张晓宏团队成功研发出一款全新的有机薄膜隧穿晶体管，不仅突破了低压有机薄膜晶体管的性能桎梏，更将器件功耗较现有报道的有机晶体管降低了一个数量级以上，相关成果已在国际顶级期刊《自然·电子》发表，为柔性电子的低功耗发展注入强劲动力。

作为后摩尔时代信息技术变革的核心方向之一，柔性电子正深刻重构电子设备的形态与功能。其中，有机薄膜晶体管因具备与生俱来的柔韧性、优异的生物相容性、可调控的功能特性及大面积高效制备能力，成为推动柔性显示、脑机接口、可穿戴健康监测、智能传感与柔性芯片等前沿领域发展的“核心元器件”，其性能与能效水平直接决定了柔性电子系统的综合竞争力。

对于柔性电子的实际应用而言，有机薄膜晶体管不仅需要达到高标准的电学性能，还必须适配低工作电压的需求——这既是延长可穿戴设备续航、降低生物电子设备功耗的关键，也是实现系统微型化的前提。但长期以来，传统有机薄膜晶体管的亚阈值摆幅（SS，即控制电流变化一个量级所需的电压）始终受限于玻尔兹曼热电子发射理论，难以在低电压环境下兼顾高开关效率与高信号增益，这一技术难题成为阻碍有机薄膜晶体管向低功耗领域渗透的“拦路虎”。

为破解这一困境，张晓宏教授团队另辟蹊径，首次创制出全新结构的有机薄膜隧穿晶体管。团队创新性地选用深导带的n-型金属氧化物与p-型有机半导体单晶薄膜，构建出独特的破隙型源-沟道异质结，为电荷传输开辟了更大的空穴隧穿能量窗口；同时，通过在异质结界面引入界面分子解耦层，有效缓解了费米能级钉扎效应，大幅降低了电荷隧穿注入的势垒。这一精妙设计使得器件在极低的供给电压下，即可高效触发电荷的带间隧穿，彻底打破了自有机薄膜晶体管发明以来，亚阈值摆幅受玻尔兹曼热电子发射理论束缚的局面，为高性能、低功耗薄膜晶体管的研发提供了全新技术路径。

在应用价值层面，该新型晶体管的突破将推动柔性电子在多个高要求领域的落地：在生物医学领域，可用于脑电、肌电等微弱生理信号的高精度放大，为疾病诊断与神经科学研究提供更灵敏的检测工具；在环境监测领域，能实现对微量气体、弱光等微弱环境信号的高灵敏探测，助力智慧环境监测网络的构建；在物联网领域，可集成至终端设备的低功耗信号处理模块，显著延长物联网节点的续航寿命。此外，团队还通过“保护层辅助光刻”等先进集成工艺，推动器件与柔性基板、传感器阵列的一体化设计，为低功耗有机电子系统从实验室走向产业化应用铺平了道路。#科技# http://t.cn/AXzz2MIv