背景介紹
柔性電子是多學(xué)科高度交叉與融合的前沿研究方向與新興學(xué)科。與傳統(tǒng)的硅基剛性電子相比，柔性電子器件以其可折疊、可卷曲及可拉伸的特殊物理屬性和輕質(zhì)、便攜、低能耗等特點(diǎn)，被認(rèn)為是極具潛力引領(lǐng)未來(lái)信息時(shí)代變革的研究方向之一。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)外科學(xué)家已經(jīng)成功研制了系列柔性電子器件，如柔性傳感器、柔性晶體管、柔性電容器、柔性存儲(chǔ)器、及柔性能源器件。如何保證柔性器件滿足在小曲率半徑彎曲和大量重復(fù)變形條件下具有更好的性能穩(wěn)定性和耐久性依然是科學(xué)家們關(guān)注的重點(diǎn)。因此，亟待研究面向柔性電子器件的新型功能材料。二維過(guò)渡金屬硫族化合物（TMDs）是無(wú)機(jī)材料庫(kù)中一類結(jié)構(gòu)與性能獨(dú)特的新材料體系，其結(jié)構(gòu)上具有層狀原子共價(jià)鍵和相鄰陰離子原子層之間較弱的范德華力，不僅顯示出新穎的電學(xué)特性，還具有優(yōu)異的力學(xué)性能。該類材料可滿足柔性器件對(duì)電子功能材料能帶結(jié)構(gòu)調(diào)控和低彎曲剛度的需求，因此被認(rèn)為是柔性電子領(lǐng)域極具應(yīng)用潛力的候選材料之一。
成果簡(jiǎn)介 西北工業(yè)大學(xué)黃維院士團(tuán)隊(duì)王學(xué)文教授課題組與新加坡南洋理工大學(xué)劉政教授聯(lián)合發(fā)表綜述文章，論文探討了基于二維TMDs材料構(gòu)筑的柔性電子器件最新研究進(jìn)展，總結(jié)并分析了該領(lǐng)域發(fā)展所面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，旨在為研制新型高性能二維柔性電子器件提供新思路。 圖1 二維TMDs材料的性能及其在柔性電子器件上的應(yīng)用 首先，作者介紹了二維TMDs的電學(xué)、力學(xué)及力電耦合性能，分析了二維材料晶體結(jié)構(gòu)及尺寸與其能帶結(jié)構(gòu)等電學(xué)性能和力學(xué)性能的構(gòu)效關(guān)系，總結(jié)了二維TMDs材料的力-電耦合性能，例如，應(yīng)力應(yīng)變下材料的能帶調(diào)控特性及壓電性能研究進(jìn)展。其次，作者系統(tǒng)總結(jié)了以二維TMDs為主要溝道材料構(gòu)筑的柔性晶體管相關(guān)研究，闡述了場(chǎng)效應(yīng)晶體管、雙極性晶體管、離子液體門控型晶體管的基本器件結(jié)構(gòu)與工作原理，比較分析了二維硫化物、二維硒化物柔性晶體管的關(guān)鍵性能指標(biāo)（器件尺寸、遷移率、開(kāi)關(guān)比等）及其影響因素，并進(jìn)一步概述了二維TMDs柔性反相器、存儲(chǔ)器、振蕩器的最新研究進(jìn)展。再次，總結(jié)了近年來(lái)基于二維TMDs材料的柔性氣體傳感器、光電探測(cè)器及壓力和應(yīng)變傳感器的相關(guān)研究進(jìn)展。最后，作者深入分析了二維TMDs柔性電子器件未來(lái)發(fā)展與應(yīng)用主要包含如下挑戰(zhàn)：（1）高質(zhì)量、大面積二維TMDs材料的可控生長(zhǎng)；（2）柔性基底上二維材料高精度微加工與器件集成技術(shù)；（3）二維柔性器件的結(jié)構(gòu)與性能失效機(jī)制。 作者簡(jiǎn)介 黃 維：中國(guó)科學(xué)院院士、俄羅斯科學(xué)院外籍院士、亞太材料科學(xué)院院士、東盟工程與技術(shù)科學(xué)院外籍院士、巴基斯坦科學(xué)院外籍院士、國(guó)際歐亞科學(xué)院院士、亞太地區(qū)工程組織聯(lián)合會(huì)（FEIAP）主席。長(zhǎng)期從事有機(jī)/塑料/印刷/柔性電子學(xué)等國(guó)際前沿學(xué)科研究，是中國(guó)有機(jī)電子學(xué)科和柔性電子學(xué)科的奠基人與開(kāi)拓者。曾兩次獲得國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)、四次獲得高等學(xué)校科學(xué)研究?jī)?yōu)秀成果獎(jiǎng)（科學(xué)技術(shù)）自然科學(xué)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)、六次獲得江蘇省科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)和二等獎(jiǎng)以及何梁何利基金“科學(xué)與技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)”和中國(guó)電子學(xué)會(huì)自然科學(xué)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)等，成果曾經(jīng)入圍中國(guó)“高等學(xué)校十大科技進(jìn)展”。以通訊或第一作者身份在Nature、Science等世界頂尖學(xué)術(shù)期刊發(fā)表研究論文900余篇，H因子150，國(guó)際同行引用逾95000次，是材料科學(xué)與化學(xué)領(lǐng)域全球高被引學(xué)者。 劉 政：新加坡南洋理工大學(xué)終身教授，目前致力于高質(zhì)量新型二維材料可控合成及其在電子和催化相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用研究。迄今為止，劉政教授發(fā)表了200多篇論文，其中包括Nature 和Science 系列期刊20余篇，引用超過(guò)35000次，h-index為69，高引論文34篇。研究工作多次被著名媒體和期刊報(bào)道。近年來(lái)獲得世界科技獎(jiǎng)能源類提名（2012）、新加坡NRF fellowship（2013）、ICON-2DMAT Young Scientist Award（2018）、 新加坡 Young Scientist Award (2018)、Asia's Rising Scientists （2019）等多項(xiàng)榮譽(yù)與獎(jiǎng)勵(lì)，是材料科學(xué)領(lǐng)域全球高被引科學(xué)家。 王學(xué)文：西北工業(yè)大學(xué)教授、博導(dǎo)，柔性電子研究院副院長(zhǎng)，主要研究領(lǐng)域?yàn)槿嵝噪娮又悄軅鞲衅?，探索柔性傳感器在健康醫(yī)療、人機(jī)交互、環(huán)境監(jiān)測(cè)等戰(zhàn)略新興領(lǐng)域的應(yīng)用。主持國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃課題、陜西省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目、寧波市自然基金重點(diǎn)項(xiàng)目等國(guó)家級(jí)和省部級(jí)項(xiàng)目多項(xiàng)，已在Nature Materials、Science Advances等學(xué)術(shù)期刊發(fā)表論文50余篇，他引4000余次。擔(dān)任Nature Communication、Research等20多個(gè)期刊的審稿人，《材料導(dǎo)報(bào)》執(zhí)行編委。 鄭 璐：西北工業(yè)大學(xué)副教授。2015年獲日本岡山大學(xué)博士學(xué)位(日本文部省全額獎(jiǎng)學(xué)金)。2015-2018年先后在日本岡山大學(xué)和新加坡南洋理工大學(xué)擔(dān)任特任助理教授和博士后研究員，主要研究方向是柔性納米電子材料的制備、表征及其在極限條件下凝聚態(tài)行為研究。目前致力于新型柔性二維層狀材料的制備，并探索二維材料在柔性傳感電子器件上的應(yīng)用。已在InfoMat、Physical Review B、J. Power Sources等物理類國(guó)際期刊及其他國(guó)際學(xué)術(shù)期刊發(fā)表研究論文20余篇。主持國(guó)家自然科學(xué)基金、陜西省自然科學(xué)基金項(xiàng)目各一項(xiàng)，參與國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、陜西省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等項(xiàng)目多個(gè)。 文章信息 Lu Zheng, Xuewen Wang*, Hanjun Jiang, Manzhang Xu, Wei Huang* & Zheng Liu*. Recent progress of flexible electronics by 2D transition metal dichalcogenides. Nano Research https://doi.org/10.1007/s12274-021-3779-z.
