晶體管是構成集成電路的核心元器件，在半導體工業中發揮著關鍵作用。傳統的晶體管技術多采用硬質剛性的硅基或氧化物材料，已逐漸逼近物理和工藝極限，而有機材料由于分子可調、本征柔韌、彈性可伸縮、半透明以及色彩豐富等優勢，使得新一代有機軟體晶體管及其集成電子器件展現出巨大潛力。
重慶大學電氣工程學院/輸變電裝備技術全國重點實驗室尹志剛教授致力于晶體管等光電子薄膜器件及傳感技術研究，自2022年底加入電氣學院以來，與殷明杰教授、鄭慶東教授、李劍教授等團隊合作在導電薄膜微納制造與器件應用、高穩定半導體薄膜及柔性低功耗晶體管、半透明光伏器件等方面取得系列進展（Small 2023, 19, 2301071；Mater. Today Phys. 2023, 37, 101206；Mater. Today Energy 2023, 35, 101322），并于2023年獲瑞典的國際先進材料協會科學家獎章（IAAM Scientist Medal）。最近，尹志剛課題組面向后摩爾時代的低能耗、智能化電子設備需求，聚焦有機軟體晶體管技術，以期突破傳統晶體管的局限性并推動新一代電子器件的快速發展。為了架構高性能軟體晶體管（圖1A），團隊結合多年的研究積累，總結分析了實現低功耗有機軟體晶體管的主要介電工程策略，包括設計有機高介電常數（κ）絕緣材料、發展固態聚電解質材料以及利用液體/凝膠電解質等（圖1B），闡明了器件的工作機制，并論述了具有廣闊前景的新興電子應用（圖1C）。這些低功耗的軟體晶體管及其器件陣列和集成系統將引發電子學的變革性發展，為柔性可穿戴電子、生物醫學電子、神經形態電子等領域帶來重要機遇和突破，對推動大規模有機/柔性電子集成器件及裝備的制造、軟體電路和智能芯片的發展也具有積極意義。相關成果近期在頂級綜合期刊The Innovation發表了題為“Low-power soft transistors triggering revolutionary electronics”的論文，重慶大學為唯一單位，柳子楊博士為第一作者、本科生趙曜申為第二作者，尹志剛教授為通訊作者。該研究得到國家自然科學基金面上項目、重慶英才計劃青年拔尖人才、重慶大學弘深青年學者A類引進人才等項目的支持。
The Innovation是由青年科學家與Cell出版社創辦的綜合性英文學術期刊：旨在向科學界展示鼓舞人心的跨學科發現，鼓勵研究人員專注于科學的本質和自由探索的初心。期刊位列中科院1區，2022年影響因子為33.1、CiteScore為23.6，成為排名僅次于Nature和Science的全球綜合性期刊前三。
圖1. 低功耗有機軟體晶體管：（A）器件結構示意圖；（B）基于三類介電材料的器件工作機制；（C）集成器件及其新興電子應用。
論文信息：Ziyang Liu, Yaoshen Zhao, Zhigang Yin*, Low-power soft transistors triggering revolutionary electronics, The Innovation 2024, 5(3), 100616. DOI：https://doi.org/10.1016/j.xinn.2024.100616
