復旦大學(xué)梅永豐課題組研發(fā)柔性薄膜組裝集成芯片傳感器

硅芯片是當代信息技術(shù)的核心，當前正向“深度摩爾”（More Moore）和“超越摩爾”（More than Moore）兩個(gè)方向發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)（IoT）應用是“超越摩爾”技術(shù)路線(xiàn)中相當重要的一環(huán)，需要數量巨大的集成電路芯片來(lái)分析處理來(lái)自外部傳感器件的海量信號。目前，大多數傳感信號采集器件和信號處理單元均為分離設計，將在整體上產(chǎn)生更大功耗并占據更大的空間。由此，復旦大學(xué)材料科學(xué)系教授梅永豐課題組提出了將信號檢測和分析功能集成于同一個(gè)芯片器件中的全新概念。作為演示，研究團隊將單晶硅薄膜柔性光電晶體管與智能薄膜材料相結合和組裝，構造了對不同環(huán)境變量進(jìn)行檢測和分析的柔性硅芯片傳感器及其系統。這一思路不僅具有優(yōu)異的可擴展性，還可與當前集成電路先進(jìn)制造工藝相兼容。

5月2日，相關(guān)研究結果以《面向智能數字灰塵的硅納米薄膜光電晶體管多功能集成傳感器研究》（“Silicon Nanomembrane Phototransistor Flipped with Multifunctional Sensors towards Smart Digital Dust”）為題發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》（Science Advances）上。研究團隊從器件的傳感機理入手，利用柔性薄膜組裝集成芯片傳感器，實(shí)現了多種環(huán)境參數探測功能的集成。 

研究團隊開(kāi)發(fā)了將智能材料與光電傳感結合的新穎傳感機制，并將傳感模塊與后續信號處理等模塊集成在一起，展示了其在氣體濃度、濕度、溫度等多種環(huán)境參數檢測方面的能力，已經(jīng)初步具備了未來(lái)的“智能數字灰塵”的雛形。該策略也可以應用于其他的數字傳感系統，在后摩爾時(shí)代中將具有巨大的應用潛力。

論文主要由李恭謹博士，博士研究生馬喆和尤淳瑜合作完成，并獲得韓國延世大學(xué)Taeyoon Lee教授和中科院微系統所狄增峰研究員的合作支持。該工作得到國家自然科學(xué)基金委、上海市科委、復旦大學(xué)和專(zhuān)用集成電路與系統國家重點(diǎn)實(shí)驗室等大力支持。