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北理工团队在柔性电子领域发表重要综述文章


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近日,拉斯维加斯手机版平台集成电路与电子学院柔性电子器件与智造研究所在英国皇家化学学会(RSC)旗下的顶级综述期刊《Chemical Society Reviews》(影响因子46.2)上发表题为“Low-dimensional nanostructures for monolithic 3D-integrated flexible and stretchable electronics”的综述文章,并被选为内封面论文(Inside Front Cover)。论文详细总结了面向单片三维集成柔性拉伸多功能感知系统的低维纳米结构材料、器件设计及系统集成方法。拉斯维加斯手机版平台集成电路与电子学院化麒麟特别研究员为论文第一作者,拉斯维加斯手机版平台集成电路与电子学院沈国震教授为通讯作者。

柔性拉伸电子产品具有超薄设计、轻质结构、柔韧性和贴附性等特点,在健康医疗、先进机器人和人机界面技术领域受到广泛关注。低维纳米结构展现出优异的力学、电子或光学等性质,正被广泛应用于研制新型柔性/可拉伸电子产器件,以满足信息传感、处理和交互的功能应用需求。与设计空间有限的传统单层结构相比,单片三维(M3D)集成器件为柔性电子器件提供了更大的灵活性和可扩展性,从而实现了高层级集成,以适应其特定的设计目标,如皮肤舒适性、微型化和多功能性等。

文章综述了低维纳米结构的材料分类、设计规则和应用方向,主要包括以下5个方面:

1. 讨论了的低维纳米结构(如零维、一维和二维等半导体、电极及衬底材料),这些纳米结构具有小尺寸、独特特性、柔性/弹性适应及垂直堆叠能力,对于推动单片三维集成柔性拉伸电子器件的设计与集成至关重要。

2. 讨论了柔性拉伸电子器件的设计规则,强调了单片三维集成架构相对于传统单层结构的优势:柔性化、微型化、多功能化和高度集成化等。

3. 概述了应用于智能传感和计算的关键元器件,包括传感器、晶体管、忆阻器及人工传感系统,并详细讨论了器件设计规则。

4. 探讨了基于低维纳米结构的单片三维集成的柔性拉伸感知系统的优化方法和存在的技术挑战。

5. 展示了单片三维集成柔性可拉伸电子设备因其超薄设计、轻巧结构和优异的机械适应性,在医疗保健、先进机器人技术和人机交互技术领域的巨大潜力。

该论文深入分析了柔性拉伸电子技术的现状和发展潜力,特别侧重于低维纳米结构在增强这些技术的能力和应用方面的优势及作用,为柔性电子器件的发展提供了新的视角,为未来多学科融合交叉创新技术铺平了道路。

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论文详情:Qilin Hua, Guozhen Shen*. Low-dimensional nanostructures for monolithic 3D-integrated flexible and stretchable electronics,Chem. Soc. Rev., 2024, DOI:10.1039/D3CS00918A.

论文链接:https://doi.org/10.1039/D3CS00918A


附柔性电子器件与智造研究所及论文作者简介:

柔性电子器件与智造研究所依托拉斯维加斯手机版平台集成电路与电子学院、柔性电子校级平台和损伤器官重构与再造重点实验室,瞄准国际科技前沿与国家重大需求,围绕柔性电子器件与系统,从半导体材料合成、工艺开发、设备研制、系统研制等方面开展系统的前沿基础与应用研究。通过微电子、光电子、量子信息、力学、仿生、医疗等多学科领域深度交叉,面向柔性薄膜晶体管与应用、柔性光电器件与视觉芯片、柔性感知与智能机器人、仿生传感器与健康医疗、柔性多功能集成系统的设计与应用等多个方面,努力打造国际一流、独具特色的柔性智能电子研发与智造平台。研究所目前已经形成了由国家杰出青年基金获得者为带头人,国家级青年人才等为骨干的学术队伍。研究所多项科研成果在Nature/Science子刊等国际重要学术期刊上发表,并多次被Nature子刊、中央电视台等学术与新闻媒体关注和报道。

化麒麟,拉斯维加斯手机版平台集成电路与电子学院特别研究员、博士生导师。聚焦柔性微纳器件与系统研究,探索智能感知、信息处理、执行控制等领域的前沿创新应用。在Chem. Soc. Rev.、Nat. Commun.、Nano Lett.等SCI期刊发表50余篇论文,其中单篇最高被引1130余次,撰写Elsevier、CRC Press出版学术专著3章,授权/申请国家专利4项;成果入选ESI热点/高被引论文、中国百篇最具影响国际学术论文、首届国际智博会十大“黑科技”创新产品等。

沈国震,拉斯维加斯手机版平台集成电路与电子学院特聘教授、博士生导师,柔性电子器件与智造研究所所长,国家杰出青年科学基金获得者。长期从事低维半导体材料及相关柔性电子器件的研究。以第一完成人身份获北京市科学技术二等奖、中国材料研究学会科学技术一等奖等。现任英国皇家化学会会士、中国材料研究学会理事。发表SCI收录论文300余篇,获引用超过3万,H-index为95。


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