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圖1. 低功耗有機軟體晶體管的介電工程架構策略及新興電子應用

  近期，尹志剛教授等人在此基礎上開發出氯化鋅摻雜的一類新型柔性聚電解質雜化介電薄膜材料，并用于設計和制造多級非易失性低電壓柔性有機場效應晶體管（OFET）存儲器。研究表明，該類存儲器能在-1.5 V的低工作電壓下實現0.548 V的寬記憶窗口，展現出優越的存儲性能。通過調節柵極電壓，該團隊成功調控了新型聚電解質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據，并依賴反向柵極脈沖電壓及紫外光輻照進行數據擦除。此外，低功耗OFET存儲器可被集成為柔性存儲器陣列實現成像與圖像處理應用。在此過程中，利用均值電流輸出電路平滑成像點處的電流并成像，可以顯著提高圖像邊緣清晰度并保留關鍵信息，同時減少成像圖的存儲空間。這一創新研究成果，展示了新型柔性聚電解質雜化介電材料及其低功耗OFET存儲器在信息感知、存儲與計算領域的誘人應用潛力。

柔性聚電解質雜化介電薄膜的設計和特性：

圖2. 聚電解質雜化介電薄膜在不同電壓作用下的元素分布狀態圖

多級非易失性低電壓OFET存儲器的設計和性能：

圖3. 多級非易失性低電壓OFET存儲器的柔性器件結構和電學特性

圖4. 多級非易失性低電壓OFET存儲器的靜態存儲特性

圖5. 多級非易失性低電壓OFET存儲器的動態存儲特性

柔性低電壓OFET存儲器陣列的圖像處理應用：

圖6. 柔性低電壓OFET存儲器陣列及圖像處理應用

  綜上所述，該團隊在PAA:PEG聚電解質復合介電薄膜中率先引入氯化鋅提升其離子遷移能力，并通過調節編程柵極脈沖電壓實現對離子遷移效應的有效調控，從而實現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據，并通過反向柵極脈沖與紫外光輻照進行數據信息擦除。得益于該類OFET存儲器的快速存儲和便捷記憶特點，器件還被集成設計為柔性低電壓OFET存儲器陣列，實現高效的電脈沖成像和圖像平滑處理應用。研究結果表明，新型聚電解質雜化介電復合材料在低功耗柔性OFET器件開發中具有良好潛力，將有效推動高性能OFET存儲器在先進傳感、信號處理、數據存儲等領域的廣泛應用。

  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：重慶大學教授、博士生導師。2011-2022年在中國科學院福建物質結構研究所歷任研究實習員、助理研究員、副研究員、研究員和博導；2018-2020年留學德國柏林洪堡大學、馬普學會Fritz-Haber研究所任訪問學者和訪問教授。2022年底調入重慶大學電氣工程學院/輸配電國家重點實驗室任教授、博導、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、新型電工材料與裝備智能化的研究，主持裝發預研基金、國家自然科學基金面上項目、重慶市重大專項課題等13項，在The Innovation、Adv. Energy Mater.、Adv. Sci.、Adv. Funct. Mater.、Nano Energy等期刊發表論文60余篇，被引5800多次。入選中科院青年創新促進會會員、重慶青年拔尖人才、福建省杰青、福建省高層次人才等，獲國際先進材料協會科學家獎章、福建省自然科學獎、國際Vebleo協會會士、德國DAAD學者等榮譽。擔任The Innovation Materials、Materials Today Electronics、Chip、《中國激光》等期刊學術編輯、編委或青年編委，以及中國工業合作協會新材料與能源應用專委會理事等。受邀在IEEE、IAAM、IACOP等國際國內學術會議任分會主席或主旨/邀請報告近30次，擔任國家科技重大專項會評專家、中國南方電網會評專家等。

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