在大氣環境下，空氣中大量存在的水分子（H2O）和氧氣分子（O2）會與OTFT發生直接接觸。在正向電壓作用下，水分子（H2O）和氧氣分子（O2）開始“手拉手”發生電化學反應，器件表面迅速產生大量帶負電荷的氫氧根離子（OH﹣）。與此同時，由于正負電荷相互吸引，使得有機半導體材料中帶正電荷的“空穴”載流子被OH﹣牢牢“鎖住”，缺少“空穴”的OTFT無法導通，也便無法正常工作。

在施加反向電壓后，氫氧根離子（OH﹣）發生逆向電化學反應，水分子（H2O）和氧分子（O2）重新被釋放出來，之前被牢牢“鎖住”的“空穴”便能在器件中自由“流動”。

整個過程猶如在一條不斷流動的小溪里投擲大量的“海綿”。當海綿（在此形容水分子和氧分子）吸收水分之后（相當于在正向電壓作用下束縛“空穴”載流子），小溪近乎干涸而無水流流動。當海綿受到擠壓（相當于施加反向電壓），海綿內的水再次回到河溝，小溪重新恢復流動。

實驗結果表明，該模型為統一理論模型，不但可以解釋低導電特性的OTFT器件，還可以解釋類似碳納米管和石墨烯之類具有高導電特性的薄膜器件，為將來OTFT的大規模應用提供了理論指導和依據。

加快“后摩爾時代”的到來

整整五十年前的1964年，世界上第一塊商用數字MOS集成電路誕生。這是曾經沖擊市場的最差的產品之一：相當大的一部分產品沒幾天就不能工作了。直到人們對MOS晶體管的表面物理性質有了更深入的理解，發現其中部分原因在于：二氧化硅絕緣介質中存在鈉、鉀等可動離子電荷，并且這些電荷受電壓等外界因素影響。此后，穩定的MOS晶體管才被制造出來，第一次晶體管技術革命隨即到來。

隨著對硅表面特性的徹底掌握，人們已經可以制備近乎完美的二氧化硅介質。“只有到MOS晶體管的功能設計完美時，才會永久地開啟它的時代。”如今，MOS晶體管在集成電路器件中占據主導地位，每年生產的MOS晶體管的數量已遠遠超過世界上螞蟻的數量，據統計，半導體制造商每年為世界上每個人生產大約十億個晶體管。

可以預見，有機薄膜晶體管（OTFT）將與MOS晶體管的一樣，具有“里程碑”意義。復旦大學科研團隊在OTFT方面的系列研究，特別是穩定性機理方面的突破，將加快“后摩爾時代”的到來。

應用前景廣闊

在那些對芯片本身性能要求不高，但能大面積靈活使用的應用領域中，比如平板顯示和驅動、醫學成像、穿戴設備、智能包裝、紙幣防偽、大面積傳感器以及照明等方面，有機薄膜晶體管（OTFT）已經呈現出廣泛應用前景。

目前，復旦大學聯合瑞典皇家理工學院研發出的一種柔性可穿戴醫療器件Bio-Patch，已經可以像創可貼一樣貼在皮膚表面，并實時的測量人體的心電以及體溫信息。隨著物聯網基礎條件的不斷成熟，未來可穿戴智能醫療器件將越來越多的進入普通人的生活，為人們的生活方式以及醫療保健帶來重大變革。

傳感器是實現物聯網不可缺少的基本組成部分之一。要將世界的萬事萬物聯系在一起，必須通過功能各異的傳感器感知并傳遞周圍環境信息，而物聯網技術的發展和成熟也對傳感器提出了新的要求。低成本，低功耗，可印刷的柔性薄膜傳感器的市場需求將在未來十年中急劇增加。

由于理論上單個有機分子就可構成一個功能器件，因而OTFT還有可能實現超高密度和超大容量存儲。低成本、易加工、組成結構多變、可折疊、小體積、快響應、低功耗和高存儲密度等優點使得OTFT在未來信息存儲和邏輯電路方面有著非常廣闊的應用前景。

未來，隨著有機薄膜晶體管（OTFT）運行速度的不斷加快，透明可彎曲的手機、透明可收卷的電視，乃至可顯示新聞股市和天氣的車窗都可以成為現實。

把握技術發展主動權

作為推動“物聯網”最核心硬件技術的柔性和可穿戴電子領域，世界上還沒有任何一個國家和地區擁有絕對的技術優勢，而且其生產設備的投資遠遠低于傳統硅芯片生產所需的幾十甚至上百億美元的投入。只要我國加大重視和增加研發投入，一定會在材料、器件以及系統集成方面取得突破，并充分發揮柔性大面積電子在物聯網應用中的柔性、超薄、低成本、環保等優勢，使其成為一個高技術、引領性的產業。

現在，復旦大學的科研團隊通過校內外跨學科力量的合作，充分發揮研究型大學的學科優勢和人才優勢，從系統設計、集成器件、微納加工等三個方向，不斷提升自主創新的能力，繼續突破柔性電子系統的核心技術，積極為后摩爾時代的柔性電子行業做好技術開發和儲備。