20世纪70年代以来, 某些有机材料因其导电性和半导电性引起了人们的关注。此时, 研究员 Alan J. Heeger, Alan G. MacDiarmid 和:Hideki Shirakawa 引领该领域的研究并获得了2000年的诺贝尔化学奖。

    基于一些有机材料对溶液处理分子或混合聚合物的方案仍在研究, 同时, 这些材料也逐渐向多个应用领域渗透。首先, 有机半导体材料可用于制造发光二极管, 这些发光二极管可被加工成OLED(有机发光三极管)显示器。OLED显示器大多是将内容显示在玻璃上, 而非印刷的。相反地, 这些材料还可以吸收光线并把光能转化为热能, 因此常被用在有机光伏电池(OPW}冲。其次, 有机材料还可以用于生产各种传感器。最后, 有机半导体材料可用于制作薄膜晶体管(TFT), TFT有能力执行逻辑电路和模拟电路的运行。

     作为有机印刷标签的基础器件, 这些印刷的有机薄膜晶体管(OTFT)能够被集成到RFID电路中。下面我们讨论用于生产 RFID标签的有机印刷电子技术的优缺点及其发展现状。

     有机印刷电子技术具有低生产成本的优势。除此之外, 与硅油墨印刷电子技术相比, 它还具有以下优点:

     首先, 印刷的有机标签对环境无污染。基于五苯聚合物塑料的半导体材料被废弃后极易被分解。这是有机标签的优点, 但是也被认为是它的一个缺点。
     其次, 制造过程允许低温(低于150℃)处理加工。这使得有机半导体能够与柔性聚合物塑料基板相兼容, 例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN), 这些材料不耐高温, 成本较低。

     但一些严重的局限性和弊端阻碍了有机印刷标签的应用。
     首先, 印刷的有机晶体管与印刷的硅晶体管相比, 其电荷载流子迁移率较低,与传统的单晶晶体管相比, 其载流子迁移率更低。如前所述, 迁移率是衡量晶体管性能的基本材料参数, 它被定义为漂移电流密度与内部电场之比。迁移率之所以是衡量电子电路的重要参数, 有以下两个原因。
1)影响整流器的性能。
2)决定晶体管的转换速度, 因此, 最大时钟频率可以由标签电子电路实现。

     大多数有机电子设备都采用 p型积聚模。这种印刷晶体管的迁移率只有1c㎡/Vs。当在室温(300K)情况下, 在传统的半导体电子中晶体硅电子迁移率为1350c㎡2/V8, 空穴迁移率约为480c㎡2/Vs。然面, 同等条件下, n型印刷的硅油墨晶体管最好的迁移率可以达到约200cm2/Vs。

     “如何使n型积聚模的有机印刷品体管获得高迁移率”这一课题吸引了研究人员对该领域的研究。然面, 大多数有机半导体的电子亲和力较低(3. 5~4eV)。这将使得常用二氧化硅有机半导体分界面的电子积累层的制定变得困难。因此, 栅极介电层的选择变得至关重要。低迁移率致使有机印刷标签只能工作在低频 (125kHx)和高频(13. 56MHz), 并且在标签返回链路上只具备很低的数据传输速率。基于印刷有机标签的整流器最高可实现的频率约为50MHz。据了解, 目前还没有工作在特高频段的有机印刷标签。

      此外, 印刷有机电子技术的优点之一是有机材料对环境无污染, 所有的这些材料都会被自然吸收。因此, 基于p型和n型的有机印刷器件对空气中的氧气和水分
非常敏感, 其中n型有机混合物最为显著。暴露在空气中的p型有机印刷器件的工作寿命只有几个月。未密封的n型印刷设备的工作寿命只有几小时或者几天。有机
半导体寿命短、参数和性能稳定性变差等问题。许多研究致力于延长有机器件的寿命。另一方面, 我们可以利用外露的TFT通道开发这种敏锐的晶体管对周围环境
中的气体和气态物质的灵敏性, 为未来的智能标签实现低成本地集成有机传感器元件。这些应用包括食品腐烂检测以及新的生物传感器。通与传统的单晶集成电路一样, 印刷的有机晶体管标签也面临着低成本市场的封 装和包装的困难。
       多数企业加大人力和物力致力于有机印刷 RFID 标签的应用。处于该领域领先地位的 Poly IC公司于2007年推出了第一个有机印刷RFID标签。该标签通过一个简单的电路便可工作在13. 56MHz的高频波段, 并具有较低功能性。该标签只能用于品牌保护和票务。在高频段的标签获得成功之前已经实现低频段的有机印刷标签。然而, 由于低频天线元件尺寸比高频天线元件的大, 所以低频段标签的应用并不广泛。飞利浦公司称其已成功研制基于有机印刷电子的集成了1940个晶体管的64位标签。标签的数据传输速率为150bit/s。下一节我们将得知, 这一速率远远低于使用硅油墨CMOS 技术的数据传输速率, 其中数据通信率为106kbil/s 的标签也是可以实现的。

    由于OTFT设备的高阀值电压工作特性, 有机半导体标签需工作在14V 电源电 压或更高的供电系统。这种特点将基于高能耗有机TFT的标签归类为感应耦合低
频和高频系统, 因此, 标签可满足读写器系统对高强度能量场的要求。TFT 设备的关键性电气参数有:门限电压Vcs、击穿电压Vps、泄漏电流的漂移时间等。这些电气参数将导致在进行有机电路设计和实现可预测、可重复的操作时出现重大问题。这些问题也许不影响少数实验室中手工选择的原型的研究, 但是不利于大规模商业化生产高收益、高可靠的印刷电路。因为印刷电路的生产的批量性以及产品周期的变化性提出了对电子电器容许参数设计的大量需求。