近年來，表皮電子系統(tǒng)由于其與皮膚和生物體緊密共形的接觸，在個性化醫(yī)療、智能診斷和健康監(jiān)測等領域展現出重要的應用價值和廣闊前景。目前，由于表皮電子系統(tǒng)受限于柔性電子器件的電學性能、集成規(guī)模和功能模塊的構建技術，因此能夠實現基于柔性器件同時完成包含生理信號采集、處理和原位存儲的集成電子系統(tǒng)仍然存在嚴峻挑戰(zhàn)。

近日，北京大學電子學院、納米器件物理與化學教育部重點實驗室胡又凡課題組以碳納米管網絡薄膜作為半導體材料，構建了包含柔性傳感器、傳感界面電路和存儲陣列的集成表皮電子系統(tǒng)。基于異質疊層柵介質結構所構建的碳納米管柔性閃存器能夠實現超過10⁸秒的保持時間、±2V的超低工作電壓和超過百萬次的耐久性，這些性能已經滿足了目前工業(yè)級存儲器的性能應用要求。

a) 表皮電子系統(tǒng)圖示；b) 位于人體皮膚表面的集成表皮電子系統(tǒng)；c) 表皮電子系統(tǒng)的空間架構布局；d）傳感器；e）界面電路；f) 存儲陣列的空間結構；g)表皮電子系統(tǒng)的信息流向

課題組充分利用碳納米管材料能夠實現晶圓級大批量加工的優(yōu)勢，在超薄的柔性基底上構建了多種基本電子元器件，并完成器件集成。所構建的差分放大電路能夠實現超過27dB的增益、43dB的共模抑制比和22KHz的增益帶寬積?；诔∪嵝噪娐?，課題組展示了對于心電信號、濕度信號和溫度信號的放大功能，并通過所構造的柔性存儲器實現了對這些生理特征的存儲。

在國家自然科學基金和國家重點研發(fā)計劃等項目的支持下，上述工作以“An epidermal electronic system for physiological information acquisition, processing, and storage with an integrated flash memory array”（一種用于生理信息采集、處理和存儲的具有集成閃存陣列的表皮電子系統(tǒng)）為題，于8月17日發(fā)表于《科學.進展》（Science Advances, 8, eabp8075），北京大學電子學院博士生向立為第一作者，胡又凡為通訊作者。這一系列成果充分展示了碳納米管材料在柔性集成電路領域的巨大優(yōu)勢和應用前景，有望用于構建下一代個性化診療和健康監(jiān)測平臺，并對未來的先進醫(yī)療診斷系統(tǒng)產生重要的推動作用。

來源：北京大學