本征柔性电子学是极具科学前瞻性和系统布局价值的研究领域。近年来,本征柔性电子学取得了快速发展,但总体仍然处于发展初期,是概念初现的新兴领域,开始步入材料理性创制、多功能器件精准设计和集成电路高柔性化加速融合的新阶段。
本征柔性电子元器件涉及多类半导体、绝缘体、导电功能材料、适配加工工艺等。尽管不同体系的设计准则、工作机制、调控原理与器件功能不尽相同,但是本征柔性材料与器件仍存在诸多共性挑战,包括:
① 本征柔性电子材料:提高材料性能,调控分子实现多功能,明晰材料性能与分子结构之间的关系,材料在应变下的基本电子过程等。
② 本征柔性电子元器件:构筑高性能器件,改善应变后的界面滑移和层内微结构变化,提高器件应变耐久性,多功能集成的结构设计。
③ 本征柔性电子加工技术:调控墨水性质,发展高效率的大面积加工技术;发展适配的高精度、无损图案化技术;实现复杂电路的工艺整合;发展封装技术。
④ 本征柔性电路系统:实现微米级分辨率,复杂生物信号探测与模拟,与外围控制电路的一体集成,多功能集成与大面积制备,稳定性与批量制备。
本征柔性电子学涉及领域广,亟须建立从材料设计合成到物理器件再到集成电路的链条式研究体系,重点解决高性能、多功能和本征柔性力学性能调控的矛盾,实现本征柔性材料合成化学、材料力学、器件物理、半导体与微电子技术等多学科的交叉融合。本征柔性电子学将改变传统电子系统的物理形态,为经典电子学的发展提供了新的方向,促发了新形态电子设备的构建,必将在人工智能、生物电子、物联网、智能医疗等领域产生巨大影响。
针对以上特点,本书分为5章对本征柔性电子学材料和器件的发展近况及发展态势进行综合和客观分析。第1章分析了欧洲、美国、韩国和日本在柔性电子领域相关的重大研究计划和研发布局,为我国本征柔性电子领域政策制定者和研发人员提供可借鉴的参考依据。第2章从功能性材料、基于其制造的各类本征柔性电子器件、本征柔性电子在各行业的应用概述市场前景。第3章分析了本征柔性电子领域材料和器件的核心论文数据,为我国本征柔性电子领域研究者提供可借鉴的参考依据。第4章对全球柔性有机聚合物电子材料和器件的专利申请概况进行了分析,折射出产业层面本征柔性电子技术研发总体态势。第5章对柔性电子重点企业韩国三星和英国FlexEnable的发展布局进行了分析。考虑到本征柔性电子是国际学术和工业界重点关注的新型前沿交叉学科,本书又是主要聚焦全球领域的前沿态势,为了更好地满足相关领域专业人员的阅读习惯,本书在部分图表中保留了英文的关键词和论文标题,从国际和客观的视角,帮助读者更加准确地把握本征柔性电子学材料和器件的国际战略布局、技术市场前景、研究领域发展态势、专利技术研发态势,以及重点企业发展布局。
本书的撰写工作得到了国家科技图书文献中心(NSTL)领导和香山科学会议办公室的大力支持,在此表示诚挚的感谢!刘细文、吴鸣、鲁瑛和靳茜负责本书总体策划、组织和统稿。NSTL成员单位中国科学院文献情报中心和中国化工信息中心的吴鸣、鲁瑛、顾方、肖甲宏、于宸、石立杰、李泽路利用文献计量学的方法和情报分析工具,完成本书的撰写。中国科学院化学研究所刘云圻院士、郭云龙研究员、赵志远副研究员为本书的需求调研、内容及主题分类提供了宝贵建议和指导,李骁骏、刘凯、刘彦伟、史文康、王成彧、文巍、张卿菘、邵明超、魏晓芳、刘国才、陈金佯、张帆、朱志恒、匡俊华、李一帆、秦铭聪、朱明亮、潘志超、方苑丁、高文强、孟瑞芳、边洋爽、马超凡、杨昭、曹嫣嫣、邵志昊、张文庆提供了数据集精准的判读和筛选。在此对上述参与本书撰写的全体人员一并表示衷心感谢!
本征柔性电子学领域涉及基础研究、研发应用和产业化融合协同一系列关键科学与技术复杂问题,鉴于数据信息采集范围限制,以及信息分析能力等所限,书中难免存在不足之处,敬请相关领域专家和读者批评指正。