总结可拉伸晶体管和功能电路发展的图像。功劳:戴等人在过去的几十年里，研究人员一直在努力开发越来越灵活和类似皮肤的电子元件，因为这些元件可以制造新的可穿戴和可植入设备。晶体管是能够传导和隔离电流的半导体，是当代电子产品中最重要的部件之一。近年来，世界各地的工程师使用创新的设计策略和硅以外的材料制造了许多可拉伸晶体管。虽然其中一些晶体管已经取得了令人鼓舞的成果，但迄今为止，这一领域的进展和挑战尚未得到详尽总结。
考虑到这一点，芝加哥大学和阿贡国家实验室的研究人员写了一篇综述论文，描述了用于开发可调谐晶体管的最常见策略以及迄今为止取得的成果。他们的论文发表在《自然电子》杂志上，可以作为其他专注于柔性和可穿戴电子产品开发的团队的重要资源。
“我们的综述论文主要讨论了构建可拉伸晶体管的三种通用策略，”王思宏研究小组的博士生、本文的主要作者戴亚豪说。“我们特别注意强调它们在材料和器件结构方面的不同要求，这进一步决定了最终器件的性能和应用。”
除了回顾可拉伸晶体管发展的最新进展，王和他的同事概述了该领域研究人员通常遇到的一些挑战。他们的希望是激发开发更有效的解决方案来规避或克服这些挑战。
开展这项研究的研究人员之一王思红告诉TechXplore，“我们开发了一种通用策略，通过纳米复合效应制备高度可拉伸和高性能的半导体材料。“与传统的无机半导体不同，这种半导体表现出很高的迁移率，甚至在数百次循环中被拉伸到100%。”
实现可拉伸晶体管的三种通用方法。㈠屈曲工程；㈡刚度工程；(三)固有拉伸性工程。信用:戴等。可拉伸晶体管通常由固有的柔性材料制成。这意味着它们通常可以简单地通过结合许多柔性结构来制造，而不需要特别设计的应变耗散结构。为了制造具有更复杂功能的电子产品，研究人员通常使用晶体管阵列。
在他们之前的工作中，王和他的同事们利用图案化工艺的进步制造了一种具有347/cm2的创纪录高密度的固有柔性晶体管阵列。柔性晶体管的微型阵列非常符合人体皮肤，并且可以执行各种功能，从感测到使用模拟信号和多路复用(即，感测多个信号或信息流)。
“我们开发了新的材料和新的制造方法，从而能够构建本质上可拉伸的功能晶体管阵列，这些阵列可以与人类皮肤无缝融合，”王说。“通过形成良好的组织-电子接口，我们希望最终实现高质量的生物信号记录，无论是疫情还是体内方式，都有望提供无处不在的医疗保健和对人类生物学更深入的了解。”
最近发表在《自然电子》杂志上的综述论文是对可拉伸晶体管发展的最新进展的简明总结。这个夏天对其他试图开发可穿戴和可植入技术的研究团队来说尤其有价值。
与该领域的其他研究人员一样，王和他的同事们的工作的最终目标是制造可植入电子设备，该设备能够以高水平的效率和可靠性同时采集、处理和传输信号。在未来的研究中，研究人员计划开发新的功能性和可拉伸的材料，这些材料可以集成在各种电子设备中。
“我们计划使用新的材料设计，将更多生物相容的形状因子整合到当前的材料库中，”王说。“我们还想引入新的器件结构和制造方法，使人类体内的器件能够可靠运行。最后，我们希望将我们的设备与生物相容的电源、数据处理单元和无线发射器相集成，以构建一个更完整的系统。”
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