信息学院胡又凡研讨员课题组在可生物集成的集
来源:魂归故里网 发表于2019-07-04 23:21:08 编辑:穆里尼奥
摘要: 近年来,可以使用于先进生物、医疗体系的电子元器材和集成电路遭到多个范畴的广泛重视,而怎么做到在生物体与数字国际之间友爱交互是一个极为重要

  近年来,可以使用于先进生物、医疗体系的电子元器材和集成电路遭到多个范畴的广泛重视,而怎么做到在生物体与数字国际之间友爱交互是一个极为重要的课题。一般来说,集成电路和电子元器材需求制造在生物可降解资料或许柔性资料上,以到达电路与生物体的共形触摸,真实完结生物体与数字国际的完美衔接。与此一起,对便携性使用的需求日益添加,各类器材均需求具有十分低的功耗,以完结在有限能量下长期作业。但是,当时在柔性或可生物降解基底上的电子元器材和集成电路尚不足以一起完结低功耗和具有必定复杂度的功能性。完结可搬运至生物外表的集成电路于是就成为推进下一代先进医疗数据监控、疾病监测和剖析的要害。

  近来,北京大学信息科学技能学院、纳米器材物理与化学教育部要点实验室胡又凡研讨员课题组在可生物集成的集成电路研讨中获得重要开展,使用碳纳米管网络薄膜作为沟道资料,经过搬运加工技能,完结了晶圆规划的、可搬运至生物外表的,兼具高均一性和低功耗的电子元器材和集成电路。

  

  课题组充沛使用碳纳米管可进行低温工艺的优势,在生物可降解柔性基底上构建了根本电子元器材和集成电路,选用搬运工艺搬运到恣意外表(如手腕皮肤、生物降解资料、树叶等),而且完结了器材和电路在一片曲折树叶上正常作业。一方面,制备得到的薄膜晶体管具有超低功耗,关态电流低至0.1 pA/μm,远远低于国际半导体技能开展路线图(International Technology Roadmap for Semiconductors, ITRS) 针对低功耗电路所要求的 10 pA/μm。另一方面,制备得到的器材具有62 mV/dec的亚阈值摆幅,挨近室温条件下晶体管亚阈值摆幅的理论极限。这就逾越了绝大多数在柔性衬底,乃至是刚性基底上以碳管薄膜为沟道资料的效果,然后到达超低功耗的需求。而且,制备得到的器材具有超高的均一性,晶体管的阈值方差仅为80 mV。课题组以高均一性的碳纳米管晶体管为根底,制备出可以完结轨对轨输出的根本逻辑门(反相器、与非门、或非门、与门、异或门)、根本运算单元(一位全加器)以及环形振荡器、存储单元(ROM)。这一系列效果充沛展现了碳纳米管在高均一性、低功耗生物可集成电路中的巨大优势和使用远景,有望完结下一代的生物电子集成体系,并对生物监测、疾病诊断剖析等范畴使用发生巨大推进效果。

  可搬运到生物外表的集成电路(从左到右顺次搬运到手腕、生物降解资料、树叶)

  在“青年海外高层次人才引入方案”(即“青年千人方案”)、国家天然科学基金、国家要点研制方案、北京大学建造国际一流大学(学科)和特征开展引导专项等支持下,2019年4月18日,上述作业以题为《低功耗可搬运至生物外表的碳纳米管集成电路》(Low-power carbon nanotube-based integrated circuits that can be transferred to biological surfaces)的论文,在线发表于《天然·电子学》(Nature Electronics, 1, 237, 2019, DOI: 10.1038/s41928-018-0056-6);信息学院博士研讨生向立为榜首作者,胡又凡研讨员为通讯作者。

  修改:山石

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