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柔性电子一直有个老大难问题:想要器件做得更小、运算更快,功耗就压不下来,二者很难

柔性电子一直有个老大难问题:想要器件做得更小、运算更快,功耗就压不下来,二者很难兼顾。东南大学团队拿出了全新方案,创新提出纳米级垂直氧化物柔性晶体管,一举打破传统平面器件的性能桎梏!

长期以来,柔性电子大多采用平面晶体管结构,这种结构有个天生短板,器件缩小之后,电容和导电沟道会互相牵制,没法同时做到微型化、高性能、低功耗,就像一辆车,想提速就得猛踩油门,能耗降不下来,很难适配轻薄的可穿戴设备。东南大学王炳昊教授团队创新提出垂直晶体管结构,用全新设计把电容和导电沟道进行解耦,攻克了这一长期存在的技术难题。

该研究成果在2026年9月2日正式发表于国际顶级期刊《美国国家科学院院刊》PNAS。团队打造出超柔性垂直氧化物晶体管,导电沟道长度最低做到40纳米,器件实现22.5mS的高跨导,开关比接近十万倍,亚阈值摆幅约100mV/dec,整体工作电压控制在0.5V以内。依靠这款晶体管搭建的基础逻辑门,甚至能在0.1V的超低电压下稳定运行,静态功耗仅有34.7微瓦,耗电水平大幅降低。

放眼全球,该器件在超低电压、高跨导和柔性等方面的综合优势尤为突出。而这款垂直氧化物器件,除了优秀的电学性能,还能够模拟大脑神经元的突触可塑性,实现双脉冲易化、长时程增强,神经模拟表现超越大量已公开报道的有机、无机突触器件,属于该技术路线上开创性的设计思路。

在实际应用场景里,这项技术可以用来制作轻薄柔软的电子皮肤,贴在人体表面完成信号采集;也能搭载在智能机器人的柔性感知部件上,还能为轻量化脑机接口提供核心元器件支撑。它的核心作用,就是打通高性能柔性硬件和低功耗神经形态计算之间的壁垒,给下一代可穿戴智能硬件、仿机器人感知系统提供全新的器件方案。

该成果属于基础器件科研突破,全球范围内多个科研机构都在攻关柔性神经形态器件,本次东南大学的创新结构设计,为整个领域提供了全新的研发方向,获得国际同行高度关注。

图片来源:东南大学官方新闻素材(超柔性垂直氧化物晶体管成果配图):