在大氣環(huán)境下，空氣中大量存在的水分子（H2O）和氧氣分子（O2）會(huì)與OTFT發(fā)生直接接觸。在正向電壓作用下，水分子（H2O）和氧氣分子（O2）開始“手拉手”發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，器件表面迅速產(chǎn)生大量帶負(fù)電荷的氫氧根離子（OH﹣）。與此同時(shí)，由于正負(fù)電荷相互吸引，使得有機(jī)半導(dǎo)體材料中帶正電荷的“空穴”載流子被OH﹣牢牢“鎖住”，缺少“空穴”的OTFT無(wú)法導(dǎo)通，也便無(wú)法正常工作。

在施加反向電壓后，氫氧根離子（OH﹣）發(fā)生逆向電化學(xué)反應(yīng)，水分子（H2O）和氧分子（O2）重新被釋放出來(lái)，之前被牢牢“鎖住”的“空穴”便能在器件中自由“流動(dòng)”。

整個(gè)過(guò)程猶如在一條不斷流動(dòng)的小溪里投擲大量的“海綿”。當(dāng)海綿（在此形容水分子和氧分子）吸收水分之后（相當(dāng)于在正向電壓作用下束縛“空穴”載流子），小溪近乎干涸而無(wú)水流流動(dòng)。當(dāng)海綿受到擠壓（相當(dāng)于施加反向電壓），海綿內(nèi)的水再次回到河溝，小溪重新恢復(fù)流動(dòng)。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該模型為統(tǒng)一理論模型，不但可以解釋低導(dǎo)電特性的OTFT器件，還可以解釋類似碳納米管和石墨烯之類具有高導(dǎo)電特性的薄膜器件，為將來(lái)OTFT的大規(guī)模應(yīng)用提供了理論指導(dǎo)和依據(jù)。

加快“后摩爾時(shí)代”的到來(lái)

整整五十年前的1964年，世界上第一塊商用數(shù)字MOS集成電路誕生。這是曾經(jīng)沖擊市場(chǎng)的最差的產(chǎn)品之一：相當(dāng)大的一部分產(chǎn)品沒(méi)幾天就不能工作了。直到人們對(duì)MOS晶體管的表面物理性質(zhì)有了更深入的理解，發(fā)現(xiàn)其中部分原因在于：二氧化硅絕緣介質(zhì)中存在鈉、鉀等可動(dòng)離子電荷，并且這些電荷受電壓等外界因素影響。此后，穩(wěn)定的MOS晶體管才被制造出來(lái)，第一次晶體管技術(shù)革命隨即到來(lái)。

隨著對(duì)硅表面特性的徹底掌握，人們已經(jīng)可以制備近乎完美的二氧化硅介質(zhì)。“只有到MOS晶體管的功能設(shè)計(jì)完美時(shí)，才會(huì)永久地開啟它的時(shí)代。”如今，MOS晶體管在集成電路器件中占據(jù)主導(dǎo)地位，每年生產(chǎn)的MOS晶體管的數(shù)量已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)世界上螞蟻的數(shù)量，據(jù)統(tǒng)計(jì)，半導(dǎo)體制造商每年為世界上每個(gè)人生產(chǎn)大約十億個(gè)晶體管。

可以預(yù)見，有機(jī)薄膜晶體管（OTFT）將與MOS晶體管的一樣，具有“里程碑”意義。復(fù)旦大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)在OTFT方面的系列研究，特別是穩(wěn)定性機(jī)理方面的突破，將加快“后摩爾時(shí)代”的到來(lái)。

應(yīng)用前景廣闊

在那些對(duì)芯片本身性能要求不高，但能大面積靈活使用的應(yīng)用領(lǐng)域中，比如平板顯示和驅(qū)動(dòng)、醫(yī)學(xué)成像、穿戴設(shè)備、智能包裝、紙幣防偽、大面積傳感器以及照明等方面，有機(jī)薄膜晶體管（OTFT）已經(jīng)呈現(xiàn)出廣泛應(yīng)用前景。

目前，復(fù)旦大學(xué)聯(lián)合瑞典皇家理工學(xué)院研發(fā)出的一種柔性可穿戴醫(yī)療器件Bio-Patch，已經(jīng)可以像創(chuàng)可貼一樣貼在皮膚表面，并實(shí)時(shí)的測(cè)量人體的心電以及體溫信息。隨著物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)條件的不斷成熟，未來(lái)可穿戴智能醫(yī)療器件將越來(lái)越多的進(jìn)入普通人的生活，為人們的生活方式以及醫(yī)療保健帶來(lái)重大變革。

傳感器是實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)不可缺少的基本組成部分之一。要將世界的萬(wàn)事萬(wàn)物聯(lián)系在一起，必須通過(guò)功能各異的傳感器感知并傳遞周圍環(huán)境信息，而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和成熟也對(duì)傳感器提出了新的要求。低成本，低功耗，可印刷的柔性薄膜傳感器的市場(chǎng)需求將在未來(lái)十年中急劇增加。

由于理論上單個(gè)有機(jī)分子就可構(gòu)成一個(gè)功能器件，因而OTFT還有可能實(shí)現(xiàn)超高密度和超大容量存儲(chǔ)。低成本、易加工、組成結(jié)構(gòu)多變、可折疊、小體積、快響應(yīng)、低功耗和高存儲(chǔ)密度等優(yōu)點(diǎn)使得OTFT在未來(lái)信息存儲(chǔ)和邏輯電路方面有著非常廣闊的應(yīng)用前景。

未來(lái)，隨著有機(jī)薄膜晶體管（OTFT）運(yùn)行速度的不斷加快，透明可彎曲的手機(jī)、透明可收卷的電視，乃至可顯示新聞股市和天氣的車窗都可以成為現(xiàn)實(shí)。

把握技術(shù)發(fā)展主動(dòng)權(quán)

作為推動(dòng)“物聯(lián)網(wǎng)”最核心硬件技術(shù)的柔性和可穿戴電子領(lǐng)域，世界上還沒(méi)有任何一個(gè)國(guó)家和地區(qū)擁有絕對(duì)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，而且其生產(chǎn)設(shè)備的投資遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)硅芯片生產(chǎn)所需的幾十甚至上百億美元的投入。只要我國(guó)加大重視和增加研發(fā)投入，一定會(huì)在材料、器件以及系統(tǒng)集成方面取得突破，并充分發(fā)揮柔性大面積電子在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中的柔性、超薄、低成本、環(huán)保等優(yōu)勢(shì)，使其成為一個(gè)高技術(shù)、引領(lǐng)性的產(chǎn)業(yè)。

現(xiàn)在，復(fù)旦大學(xué)的科研團(tuán)隊(duì)通過(guò)校內(nèi)外跨學(xué)科力量的合作，充分發(fā)揮研究型大學(xué)的學(xué)科優(yōu)勢(shì)和人才優(yōu)勢(shì)，從系統(tǒng)設(shè)計(jì)、集成器件、微納加工等三個(gè)方向，不斷提升自主創(chuàng)新的能力，繼續(xù)突破柔性電子系統(tǒng)的核心技術(shù)，積極為后摩爾時(shí)代的柔性電子行業(yè)做好技術(shù)開發(fā)和儲(chǔ)備。