关键字： Electronic paper 电子纸张 RFID tag RFID标签 Flexible display
Ananth Dodabalapur现任市德克萨斯大学奥斯汀分校电子和化学工程教授，他同时也是OrganicID的创始人之一。OrganicID是一个致力于开发低成本有机RFID标签的公司。从电子纸张、柔性显示器到每枚只卖一美分的RFID标签，从1991年起参加在美国贝尔实验室开始的第一个有机电子项目研究以来，这些都是Ananth Dodabalapur一直在努力实现的目标，他告诉EE Times：所有这一切都源自他在一本杂志上看到的一幅图片。
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Ananth Dodabalapur, 美国OrganicID公司首席科学家 |
您是如何开始对有机电子感兴趣的？
Ananth Dodabalapur：那时候我还在贝尔实验室从事无机半导体的研究。1991年的一天，我在《自然》杂志封面上看到一幅软性聚合体LED的照片。我边看边对自己说“这对器件物理学而言简直就是一座富饶的金矿！”
有机半导体有些什么应用？
Dodabalapur：RFID标签、化学传感和电子纸张是有机电子的三个最有前途的应用，现在还很难说哪一个更好。
我在德克萨斯的研究对象主要是化学传感，即利用有机半导体进行有机和生物传感。化学传感与RFID和柔性显示应用的共同点就是他们都需要采用低成本的衬底。
化学传感利用了有机半导体也是化学物质这一事实，有机半导体从气态或液态发生转换时会与其他化学物质产生作用。这种传感器件工作的方式十分自然，利用分子的共同作用来传输电荷。
在作用过程中，传感材料会发生变化，但这些变化通常都是可逆的。大部分材料可以耐受多达70次的重复使用，但酮和其他一些较强的化学物质可重复使用的次数较少。
这种有机半导体与其他化学物质产生的相互作用强弱程度恰好合适，既足以让传感器感受得到，又不至于使材料产生不可逆变化。我们可以为这些有机半导体装配有机接受器并增大传感器的选择性(selectivity)。但这类传感器的重用问题较难解决。因此通常我们不考虑重用，在提取出有用信息之后就将其丢弃。其实，这种构建一次性传感器的方法更实用一些，因为这样就能保证在开始工作时，器件的工作环境很单纯。
给我们讲讲您在贝尔实验室的工作好吗？
Dodabalapur：我向贝尔的管理人员提出一个建议，这一建议后来被他们采纳。从上个世纪90年代开始直到前几年，我们由6个人组成的核心小组一直都在研究这个项目(我是2001年才到德克萨斯来的)。进干欧洲已经有人开始研究，但这是美国第一个有机电子项目。我在贝尔实验室主要进行高分子晶体管的研究，此外我们也研究了能够发红光、绿光和蓝光的有机发光二极管。索尼的Supertop彩色LCD显示器就采用了几种这样的技术。
高分子晶体管(polymer transistor)是用什么做的？
Dodabalapur：迁移率最高的晶体管是基于并五笨的晶体管，但如今这种晶体管的稳定性已经不是最佳，而且其处理也很困难，因为并五笨必须在真空下才能沉积。如今有些新材料的使用寿命比它更长。我们与许多公司和大学针对不同的项目达成了各种各样的协议。比方说，我自己就从其他地方购买材料，对供应材料的单位而言我就是消费者。例如，西北大学正在开发n通道材料，而他和我们就有协作关系。我们与许多大学的化学团体以及一些化学公司都有协作关系，我们关注的主要是器件工程。
这种分子有些什么特性？
Dodabalapur：这些都是共轭有机物，其中交替的单双键使电荷能够轻松移动。要获得高迁移率，需要将他们有序排列，并尽可能晶化。
所有共轭有机物中都存在一个限制因素，即载流子和声子的交互作用。这些材料都属于软性材料，电载流子会与晶格相互作用。室温下，这种耦合问题会限制电子的迁移率。硅的迁移率为每伏特秒几百平方厘米，砷化钾则可达每伏特秒几千平方厘米，而有机物的迁移率大约不到每伏特秒10平方厘米。但这样的性能对RFID标签恰好合适，对电子纸张而言更是绰绰有余，这已能满足许多应用的要求。
如今，有些材料的迁移率在0.1到1平方厘米每伏特秒，例如非晶硅，这种材料我们已经研究了20年。
这些有机分子都比硅原子大。并五苯是我们常常公开讨论的一种材料，其分子大约有20埃，而硅晶格的间距只有几埃。其他材料需要通过各种渠道才能获得，因此就不谈这些材料的特性了。
请您谈谈您参与创建的企业OrganicID。
Dodabalapur：Klaus Dimmler是OrganicID的CEO，他在RFID领域很有经验。是德克萨斯大学鼓励我们创建的这个公司，学校也是公司的战略IP(知识产权)伙伴。我们的目标是利用有机电子技术制造出低成本的电子器件，用以设计只卖1美分的RFID标签。这样低的成本可能是硅系电子器件无法实现的目标。
您是OrganicID的CTO吗？
Dodabalapur：我只是公司的顾问，并非员工，因为我在大学里有一个全职工作。OrganicID的总部在Colorado Springs，在奥斯汀有我们的一个技术小组。
我已经做了10年的晶体管研究，所以我对于怎样解决这一领域的问题能够提出一些独特的见解。
这不是学术练习，也不是发表论文，而是真正的干实事，这才是我感兴趣的原因。
如今，依托大学开办公司是一种主要的创新动力，在这方面美国走在了其他所有国家之前。我的一些朋友(有一个在英国)就告诉我，我们这里的企业结构十分先进，风险投资集团的知识和技术水平也很过硬。
公司目前在哪里？
Dodabalapur：目前我们资金十分充足，我们在科罗拉多和奥斯汀各安排了4人，但可能不久后就会将两处的人员集合起来。电路设计小组设在科罗拉多，这样他们不论在何处都可以十分高效地工作。
一美分的RFID标签对晶体管的要求比显示器对晶体管的要求更高，因此迁移率要求也相对较高。通道尺寸必须很小，这样才能使电路结构小巧实用，其设计规则只能是几微米。只需4千到5千个晶体管就能构成一个天线、一个RF前端、处理器和存储器。
那封装怎么办？有时封装比裸片成本更高。
Dodabalapur：这正是我们关心的一个问题，但也是我们的一个优势。有机半导体只需适当封装，就能使用很长时间。因此，我们正在考虑几种低成本的封装方案。
您在贝尔实验室曾从事过电子纸张的研究，在这方面有些什么新的进展吗？
Dodabalapur：我们在贝尔实验室开发出的大部分电子纸张方面的IP都被授权给E Ink公司，由他们继续进行开发。Xerox、Philips和 E Ink是电子纸张领域最主要的几个公司，当然还有一些其他公司也在从事这方面的研究。
电子纸张在视觉和感觉上都很像普通纸张，但其中的信息却可以通过电子方式改变。将来我们就能够下载图书，然后利用这类显示器阅读书本。制作普通纸张需要付出许多代价，而且就环保而言，可重复使用的电子纸张也是很具吸引力的。我们需要性能满足要求，柔韧密集的晶体管阵列来作为电子纸张的底板。
印刷的一个主要优点就是分辨率很高，因此我们才能连续一个小时左右地阅读报纸。电子纸张在这方面性能如何？
Dodabalapur：要满足阅读需要，每英寸150个点就足够了，但电子纸张可以做到300dpi。电子纸张为消费者提供了一种新的处理信息的手段，也为出版商提供了一种新的销售信息的方式。我们可以将它看作CD音乐的图书版。
那么怎样才能达到150dpi的目标呢？
Dodabalapur：要达到150dpi需要集成的行列驱动器、移位寄存器和解码器，这些都必须是有机材料制作的。使用硅芯片来驱动有机LED并不现实。
我们已经证明了1000个有机晶体管CMOS电路就应该能够达到这一目标。在大多数情况下，有机电子都能十分有效地用作阅读驱动器。当时钟频率为1KHz时，我们能在1秒钟内改变1000×1000象素内的所有信息，如果再使用一些电子技巧，这一时间甚至可以缩短到几分之一秒。这已经完全能够满足阅读的需要。在一台高速计算机上切换网页所需花费的时间都不止一秒。
有了电子纸张，读者不但可以将它拿在手中弯折，也无需担心它会掉在地上摔坏。因此，我们只需坐下来并放松自己，享受阅读的快乐。笔记本电脑的LCD显示屏已经一天比一天做得更好，但其舒适程度再怎么也无法和手里拿着东西阅读相比。当然，成本低廉也是电子纸张的另一优势。
