近期，英國薩里大學（University of Surrey）、斯旺西大學（Swansea University）的研究人員提出一種低成本、低復雜性、全打印的柔性光電探測器，通過簡單且可擴展的兩步制造工藝即可制備而成。該光電探測器可應用于電子增強書籍系統(tǒng)，通過紙張上的光學孔徑自動檢測環(huán)境光，并將信息傳輸?shù)接脩艚换ピO備。該技術展示了低成本材料和工藝制造在大面積傳感應用中的可行性，并可作為相關多媒體設備的交互接口。該項研究成果已發(fā)表于Communications Engineering期刊。

本研究提出的柔性光電探測器原型的制備過程

如今，打印技術已廣泛應用于柔性電子器件的制造中。然而，與傳統(tǒng)電子產(chǎn)品相比，由于打印設備的低性能和低制造均勻性，其在復雜控制和通信電路中的應用仍然受到限制。因此，目前，傳統(tǒng)和新興電子或技術的混合集成是將打印器件的優(yōu)勢（如靈活性、適應性、低成本、快速原型）和傳統(tǒng)電子的高性能、復雜功能相結合的最佳解決方案，以構建滿足實際應用的系統(tǒng)。

將混合集成轉向柔性和打印技術的一種有效方法是利用新材料和新工藝的特定優(yōu)勢，同時要確保其大部分局限性不會影響到實際應用效果。值得一提的是，盡管仍存在一定的內在性能或可變性限制，但整體系統(tǒng)設計可以利用低成本方法實現(xiàn)，并且該方法有望極大地拓寬此類新興技術的可行應用范圍。

該項工作中，研究人員提出一種針對特定應用的全打印光電探測器，其設計用于通過紙張上的光學孔徑檢測環(huán)境光，以檢測增強書籍的打開頁面。該光電探測器采用兩個簡單的步驟制備而成。鑒于有機半導體固有的靈活性和與溶液處理的兼容性，研究人員將PCDTBT：PCBM有機半導體混合物沉積在用于氧化物半導體器件的共面叉指電極頂部，進而在玻璃和柔性聚酰亞胺襯底上制造出光電探測器。

該光電探測器非常靈活，可以輕松集成于用戶交互設備。據(jù)研究報道，這是在人機交互（HCI）領域內首次演示的允許人們通過物理對象與數(shù)字世界進行交互的系統(tǒng)，該系統(tǒng)無需復雜的處理步驟，也不依賴于傳統(tǒng)傳感器的混合集成即可實現(xiàn)傳感。

利用增強書籍和魔術書簽（Magic Bookmark）作為參考應用，研究人員對該光電探測器設定了一系列關鍵參數(shù)要求，包括彎曲可靠性、制造可擴展性和可見光譜吸收特性。研究表明，在偏置電壓開/關比為20.9時，該光電探測器能夠使用典型微控制器的模數(shù)轉換器（基于ATmega328 MCU）檢測環(huán)境光的存在，此外，它可以承受超過100次1 mm半徑的彎曲循環(huán)，且檢測能力不會受到影響。

增強紙張（augmented paper）生態(tài)系統(tǒng)和測試條件

柔性光電探測器在玻璃上的電學表征

柔性光電探測器的彎曲性能

柔性光電探測器的實際電氣性能

總而言之，研究人員成功地設計、制造和表征了一款完全可打印的柔性光電探測器，并針對實際用戶交互要求對其進行了優(yōu)化。研究結果表明，該光電探測器可作為一種適用于環(huán)境光傳感器陣列（例如魔術書簽所需的傳感器陣列）的有效解決方案。

此外，該研究方法還表明了在嚴格考量功能器件優(yōu)缺點的前提下，即使是極其簡單的制造技術和性能相對較低的材料也可以在大面積柔性電子應用中得到有效利用。

審核編輯：郭婷