http://cen.acs.org/articles/92/web/2014/07/Researchers-Print-Electronic-Memory-Paper.html
材料：裝置能以廉價、用完即丟的智慧標籤與感應器為基礎
By Neil Savage
July 23, 2014
列印在紙上的電子裝置將會很便宜、有彈性且能夠回收，而且能導致食品或醫藥上的智慧標籤（smart labels）或是穿戴式醫療感應器這樣的應用。有許多工程師都在設法將電晶體與太陽能電池印到紙上，不過有個關鍵元件卻仍不見蹤影：記憶體（memory）。現在一個來自台灣的團隊，已經開發出一種方法，只透過噴墨式印表技術就能夠將可運作的記憶體列印在一片普通的紙上（詳見 ACS Nano 2014, DOI: 10.1021/nn501231z）。
以紙當作電子記憶體之基底，挑戰之一是：因紙張以纖維製成，在微觀尺度下，那非常粗糙與多孔，故難以將薄且均勻的材料層鋪設在其上，而此材料層為典型記憶體技術，例如 DRAM 所需。為克服此一問題，新「列印式記憶體」的開發者決定打造出可變電阻式記憶體（resistive random access memory，RRAM），一種相對較新型的記憶體，其結構簡單到足以配合這樣的表面變化。在 RRAM 裝置中，藉由施加一電壓，可將絕緣層的電阻設定在不同層次上。某種層次的電阻能與數位邏輯的 1s 相關，而另一種則能夠為 0s。是故，RRAM 中的每個 bit 都由二個電極像三明治那夾住一個絕緣層所組成。
這個團隊由國立台灣大學（National Taiwan University）廖英志（Ying-Chih Liao）、李嗣涔（Si-Chen Lee）、何志浩（Jr-Hau He）所領導，利用銀、二氧化鈦與碳建造此裝置，不過其他金屬、絕緣體與導體的組合也能使用。他們利用一種網版印刷（screen-printing）製程將碳貼在紙上以構成底層電極。此過程需重複十次以減少表面粗糙度，塗布紙接著置入真空中以攝氏 100 度加溫十分鐘以進行固化（cured）。至於「墨水」則是在乙醯丙酮（acetylacetone）內混合二氧化鈦奈米粒子，接著使用噴墨印表機將一層粒子噴在碳層上，二氧化鈦在此成為絕緣體。當「墨水」乾了以後，研究者利用乙二醇（ethylene glycol）與包含銀奈米粒子的水所組成的溶液將銀粒子噴在二氧化鈦層上，成為頂層電極。
所噴印的銀粒子直徑約 50 μm，並且與鄰近粒子相鄰 25 μm，所以每個 「bit」的大小為每邊 100 μm。在這個尺寸下，一張標準 8.5 x 11 英寸的紙能具有 1 MB 的記憶容量。論文第一作者連德軒（Der-Hsien Lien，音譯）表示，目前的超細微噴墨技術能產生直徑少於 1 μm 的墨點，那能使相同尺寸的紙張具備 1 GB 的容量。位元的讀與寫要花 100 到 200 微秒（μs），不足以應付高效能運算，但足以用在該團隊所展望的應用類型上，Lien 表示。這種記憶體也夠強健；它能夠被折彎至少 1,000 次而無損其性能。
Rodrigo Martins（New University of Lisbon 的材料科學家，亦涉入此紙基電子裝置的研究）表示，「紙記憶體」對於印刷在貼紙與標籤上之智慧感應器這樣的應用的發展來說，是很重要的一步。研究者們亦在開發基於聚合材料的彈性電極，不過他認為，基於紙的裝置或許更便宜也更容易回收。這樣的裝置將使此領域更接近強大的、可穿戴式電子裝置，他說。
※ 相關報導：
＊ All-Printed Paper Memory
http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/nn501231z
Der-Hsien Lien, Zhen-Kai Kao, Teng-Han Huang,＊ 列印摺紙術為複雜結構提供新技術
Ying-Chih Liao, Si-Chen Lee,
and Jr-Hau He.
ACS Nano, Article ASAP
doi: 10.1021/nn501231z
＊ 輥對輥製程印出數千個便宜、彈性的記憶元件
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