可拉伸的柔性电子设备：基于弹性双类型晶体管的新技术

弹性形式的互补集成电路对于可穿戴健康监测器、柔性机器人和植入式医疗设备等新兴应用系统至关重要。然而，其发展尚处于初期阶段，主要原因是p型和n型弹性晶体管性能失衡。此前，大多数研究集中在p型可拉伸半导体，而n型可拉伸材料通常电子迁移率较低，且对应变和环境退化更为敏感，难以与p型系统的机械和电子性能相匹配。本研究报道了一种全可拉伸互补集成电子器件，它结合了基于金属碳纳米管（CNT）掺杂聚萘二甲酰亚胺-联噻吩共聚物（N2200）的n型弹性晶体管和采用半导体CNT网络的p型晶体管。这种“弹性体-半导体-弹性体”分层结构使两种类型的晶体管在高达50%的应变下仍具有稳定且匹配良好的电学特性。利用这些元件，研究人员成功制备了可拉伸数字逻辑门，包括反相器、与非门（NAND）和或非门（NOR），它们在大应变下仍能保持功能。在系统级演示中，将互补反相器有源矩阵与单电极摩擦纳米发电机阵列集成，实现了一种可拉伸触觉传感皮肤。这种可拉伸互补集成电子器件在许多领域具有应用前景，特别是那些需要与动态生物系统无缝集成的领域。