印刷傳感技術

裴為華，國冬梅，2，3，耿照新，陳弘達

(1.中國科學院半導體研究所集成光電子學國家重點聯合實驗室，北京 100083)(2.石家莊鐵道大學電氣與電子工程學院，河北 石家莊 050043)(3.石家莊信息工程職業學院印刷技術系，河北 石家莊 050035)

1 前 言

21世紀是信息時代，傳感技術的發展程度直接影響著信息的來源和質量，是信息技術中最為重要的一環。隨著信息技術的進步和信息產業的發展，傳感器與傳感技術在工業、交通、航天、勘探、醫療方面的應用越來越廣泛，越來越深入。傳感與機械裝置的結合，實現了以電氣化為代表的工業自動化；傳感器與計算機相結合，形成了具有分析和綜合判斷能力的智能傳感器；傳感器與傳感器相結合，形成了基于傳感器陣列或多傳感器的信息融合技術；傳感器與醫學的結合，使得便攜式健康監護和遠程醫療的設想正在一步步由愿景變為現實。

隨著物聯網、智能手機等新興市場的出現，傳感器的應用需求也越來越大、傳感器的市場競爭也將日益激烈。新技術如云計算、大數據及數據融合技術的發展又進一步促進了對傳感器數量和種類的需求，這些需求都將重新定義未來的傳感器市場。無線傳感器網絡、智能傳感器、納米傳感器，在體或植入式傳感器等新型傳感器市場份額將會越來越大。

面對如此龐大而又多變的未來市場需求，基于MEMS技術的傳感器無疑會得到進一步的發展。但是，MEMS技術嚴苛的工藝要求所帶來的產能和價格方面的限制使得傳統的傳感器很難適應未來這種無處不在的市場需求。印刷電子產品的最大特點與優勢是大面積、低成本與柔性化。這一特點使得傳感器的印刷制備具有產量大、成本低的優勢，這種制造方式的特點非常符合未來傳感器龐大的市場需求。和傳統半導體及MEMS工藝常用的減法制備工藝不同，印刷電子制備使用的主要是加法工藝，因此印刷制備傳感器還有環保、節能、材料利用效率高等優點。

利用印刷技術來研制傳感器，是發展印刷電子技術的重要一環。印刷電子的初衷是研究和發展可以利用印刷技術制備的電子器件，拋開制造成本和制備方法，印刷電子產品的主要目標是取代部分硅基電子器件、發光顯示器件或一些探測器件來制作開關、場效應管、PD、太陽能電池、LED或顯示器，在研發印刷材料的過程中，一些非常適合做傳感器的材料和器件逐漸被發現[1-4]。盡管目前還很少有印刷電子材料制備的器件性能能和硅基電子器件一較高下，但利用傳統電子器件標準考察性能還很難滿足實際應用需求的材料，用來做傳感器卻有其他材料所不具備的一些特性。例如，基于有機電子的FET器件，目前多多少少還存在遷移率低、穩定性差，對環境敏感等問題，對于制備傳統電子器件來說，為解決周圍環境中的水汽及離子對有機FET的影響，需要對有機FET進行很好的封裝。但利用有離子進入有機材料，可以大幅改變材料導電性這一特性制備電化學或離子敏感的傳感器[5-9]，在對一些生物信號的檢測和傳感中，得到了較傳統傳感器更高的靈敏度和分辨率。2013年底Khodagholy.D等人在《Nature Communication》上首次報道了利用基于PEDOT：PSS材料制備的神經信號傳感器件，并成功進行了動物在體神經信號記錄實驗，這種傳感器的所記錄到神經信號的信噪比52.7 dB和傳統的神經記錄電極的信噪比(32.0 dB)相比，要高兩個量級。

隨著導電油墨材料、功能油墨材料、有機半導體及聚合物高分子材料等印刷電子所需的關鍵材料在性能與制備工藝方面的進步[10-13]，采用印刷方式制備傳感器的方案越來越多，傳感器的性能也不斷得到改善和提高。本文將對目前采用印刷電子技術制備或適合印刷制備的一些傳感器，特別是用于生物信號傳感和分析的一些傳感器的材料、功能特點及制備方法進行綜述。旨在介紹印刷電子技術或者印刷制備方法在傳感器研究和制備方面所存在的巨大潛力和良好的應用前景。

2 基于印刷薄膜物理特性的傳感器

傳感的本質是進行能量或信號轉換，通常傳感器的構成由敏感元件、放大轉換電路、數據處理三大部分構成，如果敏感元件的輸出是非電信號，為了數據處理的方便，一般都會在敏感元件和放大讀出電路之間增加一個由非電信號向電信號轉換的環節。實際上，許多傳感的對象本身就是電信號，如電場、電流或電勢。這樣，傳感器本身只要是導體形成的基本電學原件，通過接觸或感應讀取，就能夠對這些電信號進行感知，如電極，可以直接用來檢測生物電勢或電化學信號。由于印刷電子具備不受基底限制的靈活制備工藝，賦予了電阻、電容、電感等這些傳統電學器件更多的傳感功能。以電阻為例，當將導電漿料印制在具有一定厚度的彈性材料上形成具有一定阻值的電阻時，當彈性基底受到應力引起應變時，印刷在彈性基底上的導電的阻抗特性將發生變化，通過檢測電阻的變化值與產生應變及應力之間的對應關系，可以制備出壓力或位置傳感器。Bruno Andò等人報道了一種在PET基底上采用噴墨打印制備的應力傳感器[14]，導電墨水采用的是導電銀漿，所打印的線條寬度為 200 μm，厚度在1.9 μm左右，封裝好的傳感器如圖1所示。由于不需要任何掩模，這種傳感器的制備方法非常簡單，初步的測試結果表明，盡管應力檢測的靈敏度不是很高，但在線性度、可重復性等方面的性能尚可。這樣的應變傳感器完全可以滿足一些對精度要求不高的測試場合，如用于玩具或包裝盒。Bing Sun等人通過優化調整基于聚乙烯氧化物(PEO)的固態聚合物電解質材料，在紙質的基底上印制了溫度測量范圍在20～60 ℃之間的溫度傳感器[10]。對于一些本身具有光電效應的材料，如果有滿足印刷制備條件的漿料，再結合電極的印刷制備，就可以形成印制的光電探測器，用來進行光信號的傳感。Jieun Koo等人在石英基板上利用絲網印刷制備ITO(氧化銦錫)納米微晶形成線圈[15]，通過優化后處理工藝(退火)，制備出了響應度可達0.87 mA/W的印刷ITO紫外光探測器。

圖1 噴墨打印制備的應力傳感器Fig.1 Stress sensor fabricated by inkjet printing

3 印刷電極/電化學傳感器

電化學傳感器是最適合使用印刷電子制備的一種傳感器。即使在印刷電子這一概念沒有出現之前，使用絲網印制技術制備的電化學生物傳感器件就已經引起了許多關注。1981年，一項專利文獻報道了網版印刷技術應用于厚膜電化學傳感器的制作，引起了眾多研究者的興趣，從此有關網版印刷生物傳感器的報道越來越多。電化學傳感器大多用來傳感氣體、生物或者化學信號，傳感器上的電極在使用過程中，必須要和待測物品接觸，這樣測試樣品不可避免地會在電極表面造成沾污，這樣使用過一次以后，其表面的清洗和恢復初始狀態往往需要繁瑣的工藝：因為電極的表面一般會加載有如酶等這樣的敏感物質，清洗的力度必須適當，既要保證沾污被清洗干凈，又要不損傷電極及其表面的敏感物質，保持敏感物質的活性。這樣一次性使用的電化學傳感電極無疑是最好的選擇，印刷制備的電化學傳感器正是這一要求的不二之選。使用印刷技術，可以將銀、碳顆粒、納米碳管或其他金屬粉末或顆粒制備的導電漿料通過印刷印制在廉價的襯底上，目前廣泛使用的葡萄糖電極就是其一。據國際糖尿病協會(International Diabetes Federation)統計，2013年，全球糖尿病的患病人數是3.82億，僅血糖試紙一項，據美國IDtechEx公司的市場分析報告，每年的市場規模在60億美元左右，而且還有不斷上升的勢頭。

隨著人們生活水平的改善和提高，對個人健康的關注也大大增加，大量便捷且可靠的生物傳感器需求量不斷增加。與葡萄糖酶電極相類似，印刷電子技術與目前生物芯片和試劑盒所經常使用加樣技術——滴定，具有非常好的工藝兼容性，可以將生物制劑如酶、導電油墨、選擇性透過膜等其他材料通過印刷工藝，一次性制備出修飾好生物敏感材料的電化學傳感器。在電極材料方面，印刷電子技術的發展，使得用來制備電化學電極的材料有了更廣泛的選擇范圍。石墨烯是近年來發展較快的一種材料，作為一種納米導電填料在印刷油墨材料中得到了廣泛的應用，鑒于石墨烯良好的電學特性和大的表體比，可以在不增加電極幾何尺寸的前提下，大幅度增加電化學電極的有效表面積，增加傳感電極的靈敏度。ChanpenKaruwan等人報道了一種采用絲網印制的一次性電化學傳感電極[16]，用來對H2O2、煙酰胺腺嘌呤二核苷酸和鐵氰化鉀的濃度進行傳感檢測，所制備的傳感器如圖2所示。

圖2 絲網印刷制備的一次性三電極電化學傳感器Fig.2 A disposable screen printed three-electrode electrochemical sensor

與傳統的碳糊電極相比，在電極材料中摻入10%的石墨烯之后，可以改善和提高印制電極的檢測極限，獲得動態范圍寬、穩定性好的印制電化學電極。

4 紙質生物生化傳感器及微流傳感

作為最為通用的印刷基底，紙材料無疑是印刷電子最理想的材料之一，主要的原因是：①紙質材料無處不在；②獲取的方式簡單；③廉價；④可以實現大規模加工，便攜。隨著醫療健康產業的發展，快速、簡單、便宜的家用診斷技術和檢測方式倍受人們的青睞，人們對這種基于紙質的微流體分析診斷傳感器件的需求會逐步增長[17-21]。通過設計與開發用于臨床診斷的微流體紙質分析器件，使用方便，特別適合家用診斷、發展中國家或經濟不發達的、邊遠的少數民族地區，對我國少數民族地區的醫療健康水平提高有重要的推動作用。印刷制備技術無疑是滿足這些需求最為適合的技術。繼最早哈佛大學whitesides小組報道了低成本制作基于紙質材料的微流控分析器件之后[19]，很多研究組開展了利用印刷、打印技術制備二維或三維紙質微流體分析器件研究[18, 22-23 ]，常采用的印刷制備加工方法如表1所示。

表1 紙質微流體分析器件的加工方法

綜合利用打印、印刷技術及其后工藝技術可以制備一些基于紙質的微流控器件，如：微閥、混樣器、樣品分離器件、超聲混樣器件、液態電池、液態顯示等器件、微流體計時與計量器件[21-23]。圖3列出了部分基于紙質材料制備的微流體器件。

紙質材料被作為柔性基底材料廣泛應用于各種各樣的器件中，如超級電容，電子器件，顯示，微流體器件，相對傳統的半導體器件而言，這類器件易于加工，價格低。基于紙質基底的傳感器也被廣泛地應用，如PH和氣體傳感器。正因為這種成功的應用，當前一些研究小組開始研究一些基于紙質基底的低成本的金屬納米結構等離子體效應的SERS或LSPR傳感器，等離子體共振效應的研究已開展很久了，但是研究者們關注金屬納米結構的等離子體共振的物理特性，及如何獲得高增強電磁場的等離子體效應器件，而沒有關注這種基于印刷打印技術的低成本傳感器[24]。這類紙質-金屬納米結構傳感器件，首先是利用絲網印刷技術加工而成的，并用于了SERS檢測，其中最為典型的SERS增強效應取決于在紙質基底上絲網印刷的次數，如圖4所示[25]。也可以在打印的漿料中混入銀粉，根據需要打印或印刷出不同圖案和大小的基于局域等離子體共振的紙質-等離子體共振傳感器。

熱變色顯示技術的基本原理是電流通過導線后生熱，其上的熱變色墨水會改變顏色，如圖5a所示[26]。但這種顯示技術需要電源供電。最早的一個無需電源的應用實例就是ABO RhD血型的文字和圖案的顯示(圖5b)[27]，在紙質基底上用抗原標記出圖案或文字，當血樣滴上去后會發生血細胞凝集反應，而出現一些相應的圖案或文字。最近，有報道利用紙質微流體顯示技術檢測過氧化氫，如圖5c所示[28]。

圖3 各種紙質微流控分析器件： (a) 蠟絲網印刷制備的器件, (b) 浸蠟技術加工的器件, (c) 蠟打印制備的器件, (d) 烯酮二聚體打印制備的器件， (e) 彈性打印制備的器件, (f) 打印后利用電腦控制切割得到的器件, (g) 打印后CO2激光器切割得到的器件, (h) 打印后再利用激光處理獲得的器件, (i)噴墨打印機在紙上打印聚苯乙烯獲得的器件, (j，k) 在色層分析紙上打印獲得的器件, (l) 在濾紙上打印PDMS獲得的器件Fig.3 A variety of paper microfluidic devices: (a) device fabricated by wax screen printer, (b) device fabricated by paraffin processing technology, (c) device fabricated by wax printing, (d) device fabricated by printed AKD, (e) device fabricated by flexible printing, (f) device fabricated by cutting with computer control, (g) device fabricated by CO2 laser cutting affter printing, (h) device fabricated by laser treatment affter printing, (i) device fabricated by inkjet printing with polystyrene on paper, (j,k) device fabricated by printing on the chromatographic analysis paper, and (l) device fabricated by printing PDMS on filter paper

圖4 利用絲網印刷技術在紙質基底上制備的金納米顆粒，并用于SERS傳感檢測過程示意圖Fig.4 Schematic diagram of processes for gold nanoparticles fabricated by screen printing technology on paper substrate, and used for SERS sensing

圖5 基于印刷技術的紙質微流體顯示技術示意圖：(a)熱變顯示，顏色變化顯示飲水安全與不安全，(b)血樣檢測顯示不同血型(ABO，RhD),(c)無需外加設備在紙質微流體分析器件上過氧化氫濃度量化顯示Fig.5 Schematic diagram of microfluidic display technology based on printing on paper: (a) thermal sensitive display, color difference shows safe and unsafe drinking water; (b) blood types test (ABO, RhD), and (c) concentration quantification analysis and display on paper based microfluidic device without additional equipment

5 3D 打印制備的傳感器件

隨著3D打印技術的發展和應用，印刷傳感器件的維度不只停留在二維平面的形態，出現了一些可以處理和傳感三維樣品的執行器或傳感器，如基于印刷或打印技術的3D紙質微流控分析器件。相對印刷制備的二維器件，同樣尺度上，可以提供更多的檢測或分析；可以使微流體在三維流動，實現多步驟分析。

3D打印還可以形成具有更多維度運動的傳感器件。J Parcell等人報道了一種利用PEDOT：PSS材料打印制備的高寬比超過100∶1微纖毛陣列結構[29]，如圖6所示。利用這種纖毛良好的導電特性和彈性，成功制備出了印刷的氣體流量傳感器，由于印刷制備的方法可以非常方便地調節這種傳感器的關鍵敏感元件，PEDOT：PSS微纖毛的直徑、長度及所處的位置，因此可以在很大的范圍內調節傳感器的靈敏度和測量范圍，這種傳感器的制備方法中，印刷電子制備技術靈活、便捷的特點非常突出。

圖6 用于氣體流量傳感中印刷制備的PEDOT∶PSS微纖毛陣列的SEM照片Fig.6 SEM micrographs of PEDOT∶PSS micro cilia array fabricated by printing used for gas flow sensor

6 結 語

目前從技術發展來看，印刷電子技術無論是在印刷油墨(或漿料)、印刷設備和印刷技術方面，都處在一個快速發展的階段，各種新的印刷材料和工藝層出不窮。在導電油墨方面，除了傳統的銀漿和碳基導電油墨，基于銅、金和導電聚合物材料如PEDOT：PSS等材料的油墨也有了長足的發展，一些功能材料如壓敏、光敏、熱敏等材料也發展出了適合印刷制備的材料。在可供印刷的基底方面，除了具有柔性或可折疊功能之外，具有彈性和可拉伸的柔性基底及相應的導電材料由于在可穿戴電子器件方面巨大的應用前景，這些材料和技術也有了長足的發展。在印刷設備方面，卷對卷(R2R)進行印刷制備是印刷電子追求的最理想的制備方法，其中進行導電油墨、功能材料等圖形涂覆的方法有噴墨打印、絲網印刷、凹版印刷等，為了實現更細線條的制備，更多的涂覆方法如超聲霧化、靜電紡絲、圖形襯底等被研究和開發出來，用于電子器件的印刷布線。在油墨材料的后處理方面，除了傳統的紅外熱處理或激光處理之外，美國施樂(XEROX)公司開發了脈沖氙燈光固化系統，可對印刷后的油墨進行快速、大面積的固化處理。這些材料、技術及設備的研究和開發為利用印刷技術制備電子器件或傳感器件鋪平了技術上的道路，使得印刷傳感即將成為一種可以大規模市場化的技術。

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專欄特約編輯潘 峰

特約撰稿人陳林森

特約撰稿人鄭立榮

特約撰稿人陳 征

潘峰：男，1963年生，博士，清華大學教授，國家杰出青年科學基金獲得者；長期在材料科學與工程領域中的薄膜材料結構與性能調控技術、聲表面波材料與器件、信息功能材料與器件等方向上從事功能材料研究工作。完成國家“973”，“863”支撐計劃、自然科學基金課題10余項；出版《聲表面波材料與器件》專著一部；獲得2012年國家自然科學二等獎、2007年國家技術發明二等獎、2009年國家科技進步二等獎、1999年國家自然科學三等獎等4項國家級和8項省部級科研成果獎勵。發表SCI論文200余篇，國家發明專利20項，授權國際專利3項。

特約撰稿人裴為華

陳弘達：男，1960年生，博士，研究員，博導，中國科學院半導體研究所副所長，中國科學院研究生院教授。國家“863”計劃新材料領域專家組成員，《半導體科學與技術叢書》副主編，中國電子學會半導體與集成技術分會委員，中國光學學會光電技術專業委員會委員，中國材料研究學會青年委員會常務理事，北京電子學會半導體專業委員會委員，國際電氣與電子工程師協會(IEEE)會員，中國電子學會高級會員。1998年曾赴日本名古屋工業大學做訪問學者，2003年曾赴德國維爾茨堡大學做高級訪問學者。研究方向為光電子與微電子集成器件、集成電路與系統。“八五”期間，成功研制出半導體多量子阱光探測器、光調制器列陣。 “九五”、 “十五”期間，負責承擔多項國家“863”項目和國家自然科學基金項目，成功研制出64×64 SEED與CMOS電路倒裝焊光電子集成面陣器件、基于垂直腔面發射激光器(VCSEL)多信道光發射接收模塊、硅基光探測器與CMOS電路單片集成的光電子集成電路(OEIC)，提出了與CMOS工藝兼容的硅基發光器件模型。在國內外學術刊物和會議上發表論文50余篇，編著《甚短距離光傳輸技術》、《微電子與光電子集成技術》2本專著，申請發明專利18項。目前正承擔著國家自然科學基金重點項目“硅基單片光電子集成回路(OEIC)的關鍵技術及相關理論研究”、面上項目“植入生物體的專用集成電路及相關模型研究”等。

特約撰稿人彭俊彪

特約撰稿人李祥高

特約撰稿人郭太良

陳林森：男，1961年生，蘇州大學研究員、博導，江蘇省“333高層次人才工程”第一層次培養對象。數碼激光成像與顯示國家地方聯合工程研究中心主任；中國光學學會全息與光信息處理專委會主任；全國納米技術標準化委員會委員；國家“863”計劃重大項目召集人。

主要研究方向：微納界面工程與器件；微納柔性制造系統；柔性光電子材料(器件)；3D圖像打印與納米印刷等微納光學與功能器件、微納裝備與柔性制造的研究和應用。主持國家重大科技(攻關)計劃、國家平板顯示科技專項、國家重大科學儀器設備開發專項、國家自然科學基金重點項目和江蘇省重大成果轉化專項等開拓性工作，成果在國內外行業廣泛應用，高端微納光刻裝備出口海外(以色列等國)。創建了多家高技術企業，其中蘇大維格成為創業板上市企業，擔任公司董事長。獲國家科技二等獎2項、江蘇省科技一等獎3項，中國專利優秀獎2項和省(部)市科技獎10余項。發明專利受理80余項，已授權49項，論文100余篇。獲全國先進工作者、全國留學回國成就獎、全國模范教師稱號、江蘇省創新創業人才獎等10多項榮譽。

鄭立榮：男，1969年生，教授、博導，1992年畢業于浙江大學信電系，1996年和2001年分獲中國科學院上海微系統所理學博士和瑞典皇家理工學院工學博士，2013年獲芬蘭圖爾庫大學名譽博士。2010年入選中組部海外高層次人才“千人計劃”國家特聘專家，復旦大學信息學院院長，復旦大學無錫研究院院長。先后擔任瑞典皇家理工學院信息與通信技術院通信和媒體電子學首席教授，瑞典愛立信集團網絡研發部專家，瑞典國家創新署智能包裝和物聯國家創新中心主任、首席科學家。歐盟第七框架計劃大面積印刷電子、RFID和物聯網等領域專家，歐洲智能電子系統平臺專家。作為項目負責人，承擔了瑞典國家創新署智能食品包裝、可穿戴智慧醫療電子、瑞典科學基金和環境基金可降解印刷電子技術與系統設計，以及多項歐盟RFID和物聯網領域研究計劃。擔任國家“863”農業物聯網和食品質量安全控制體系研究項目首席專家，無錫物聯網發展專家，國際物聯網學術大會指導委員會成員和2012年國際物聯網學術大會主席。發表學術論文和專著300余篇，國際會議邀請報告30余次及多項產業化成果。

長期從事智能電子系統的設計和集成、無線網絡和感知系統、無線SOC芯片設計、以及上述技術在通信、媒體和泛在智能中的應用。

陳征：男，1981年生，副研究員。2007年中國科技大學博士畢業，2010年加入中科院蘇州納米所印刷電子中心，2012年受聘為副研究員。主要從事無機導體、半導體和介電材料的墨水化、薄膜印刷和透明氧化物晶體管制備。主持國家自然科學基金青年項目，在國內外發表論文20余篇。

主要研究方向：透明氧化物導體、半導體電子墨水及其印刷、印刷的透明氧化物半導體薄膜晶體管及其電路、可印刷納米復合介電材料等。

郭太良：男，1963年生，研究員、博導，1986年畢業于福州大學應用物理系電子離子與真空物理專業，并留校任教。主要開展信息顯示技術和光電子材料的研究工作。在光電陰極材料、低逸出功陰極激活技術、面板關鍵工藝技術和高效驅動系統等光電器件的核心材料及關鍵技術方面取得突破性成果，先后成功研制出具有自主知識產權的可顯示視頻圖像的50.8 cm單色、63.5 cm的QVGA彩色、VGA彩色和SVGA彩色LWF-PFED場致發射顯示器。是國家“863”計劃“十五”、“十一五”、 “十二五”平板顯示技術重大專項總體專家組成員；國家“863”計劃“十五”MEMS重大專項評審專家組成員。作為負責人承擔了“863”重大專項、國家基金、國防科工委、兵總、福建省重大科技項目等20多項科研項目；作為第一發明人已申請60余發明專利，發表學術論文100余篇。

李祥高：男，1962年生，教授，博導，科技部“十二五”國家科技重點專項和“863”計劃新材料領域新型顯示專家組專家，全國復印機械標準化技術委員會(SAC/147)副主任委員，國家環保部化學物質環境管理專家評審委員會委員，天津大學化工學院精細化工系主任，天津市功能精細化學品技術工程中心主任。1998年至2001年任國家機械工業部天津復印技術研究所副所長。

主要研究鄰域涉及有機光電子材料的分子設計、合成、性能及工業化技術；有機場效應與光伏材料的合成與器件研究；納米材料制備、表面性質與現代顯示技術研究。主持及參加國家“863”計劃課題、國家自然科學基金課題、天津市科技計劃項目等30多項。發表學術論文70余篇，其中SCI收錄40余篇；申請國家發明專利30余項，授權發明專利20項。出版專、譯著4本。

彭俊彪：男，1962年生，教授，博導，華南理工大學材料科學與工程學院院長，有機高分子光電器件專家，廣東省特聘教授，發光材料與器件國家重點實驗室常務副主任，國務院特殊津貼獲得者，廣州市政府咨詢專家，國家“863”新型顯示重點專項專家，國家自然科學基金委員會信息科學部專家。長期從事有機發光顯示研究工作，在國際上首次研制成功全印刷點陣顯示屏；提出了Ln-IZO氧化物半導體新材料體系，在國內率先研制成功全彩色、透明、柔性氧化物AMOLED顯示屏，獲得國家自然科學二等獎1項，廣東省自然科學一等獎1項。培養全國百篇優秀博士學位論文1篇，共發表三大索引收錄論文150余篇，文章被他人引用1000余次，申請發明專利40余項，其中授權20余項。

裴為華：男，1974年生，研究員，博導，中國儀器儀表學會微納器件與系統與技術分會高級會員。中國光學學會光電技術專業委員會委員。2005年畢業于中科院半導體研究所，獲博士學位。2005～2008年在清華大學生物醫學工程系和德國馬普微結構與物理研究所做博士后研究。致力于將半導體材料、器件及相關技術用于生物信號傳感器件的研制及特性表征研究，通過微納加工和表面功能修飾，研究包括神經接口器件在內的多種生理生化傳感器，研究滿足生物在體環境下使用的有機材料和納米功能材料的制備工藝，探索和開發新的傳感結構和微加工技術，研制高靈敏度、小型化和陣列化的生物傳感器件或醫用生物輔助器件。