柔性电子 Flexible Electronics 目前的主要挑战是哪些？
Flexible electronics 分为microelectronics和macroelectronics，前者以逻辑计算为主，后者是以显示和传感作为主要应用，将在下面讨论 a) 如果讨论microelectronics以microprocessor为应用，发展方向是缩小晶体管尺寸和提升性能和集成密度，摩尔定律。现在intel已经在做10nm和7nm的技术，但对于flexible microelectronics，单晶掺杂硅基材料有~1000cm2/Vs量级的迁移率，但是其本身是易碎材料，不具有flexibility。关于上位答主提到的John rogers的transfer printing我自己做了1年多，深知其中的弱处，简单说来几点： 1 转移的硅厚度不均匀，而且alignment会成为后续fabrication的问题。 2 heat management无法解决，超大规模集成电路的产热不用多说，transfer printing是不可能克服这个问题，rogers本人也已经放弃microprocessor的方向了。 性能优于硅的flexible材料： 1 单根碳纳米管Mosfet，迁移率100000cm2/Vs, 并且可以有效克服short channel effect。但缺点在于scalability，无法有效大规模制造 2 二维材料以现在最热的黑磷，迁移率有500cm2/Vs 左右，也能满足microprocessor要求，还在试验阶段，不稳定。 b) 如果讨论以传感器和显示技术为目的的macroelectronics，迁移率只需要1-10cm2/Vs就已经满足要求。 这种情况下，organic materials，二维材料，碳管作为薄膜晶体管的半导体，都能满足要求。而且在技术上难度都不大。国内还处于起步阶段，相信不久就会有基于新材料的主动矩阵的显示屏和传感器出现。 但是运算中心microprocessor想变成完全flexible的是非常困难的也是问题的焦点，最大问题再于提升manufacturability和处理散热的问题。时间有限，只能粗略的写点，希望对大家有些帮助
主要还是性能问题。 相较于传统硅基电子器件，柔性电子器件由于所用材料的关系，性能普遍不好。比如organic flexible MOSFET和CQD flexible MOSFET，载流子迁移率和硅基器件比相差两到三个数量级。而且消费电子品要求器件20年的寿命，这些材料根本无法达到。可以参见苏纳所崔铮教授关于printing electronics的一个talk，很不错。 那为什么要用这些呢？还是加工过程的问题，这些材料可以弯折，也可以印刷，可以用solution process来避免传统PVD CVD的过程。这就形成了一个大矛盾。 UIUC的John Rogers用transfer printing的方法把硅电子器件和flexible器件结合了起来，个人感觉这很有前途。但说到底，他的这个技术应该非常tricky，因为目前为止，还没有大规模应用。 总结一下，flexible electronics目前急需技术上的突破。如果没有的话，20年内前景也是很堪忧的。很有可能像solar cell一样，成为另一个政府投资的黑洞，科研人员的大坑。