【摘要】：智能包裝可以在物品運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中記錄相關(guān)的參數(shù),使得消費(fèi)者在終端可以了解到物品在物流過(guò)程中的狀態(tài)。其中防偽功能是人們對(duì)于物流監(jiān)控最重要的應(yīng)用需求,因此防偽信息的存儲(chǔ)和核驗(yàn)成為智能包裝領(lǐng)域的重要研究方向。隨著近幾年電商平臺(tái)的發(fā)展,越來(lái)越多的商品通過(guò)快遞等物流方式送交給用戶,各種防偽方式也被應(yīng)用于快遞包裹及包裝上。然而到目前為止,大多數(shù)防偽方式還停留在對(duì)包裝的結(jié)構(gòu)性設(shè)計(jì)、標(biāo)簽的光學(xué)特性或者條形碼、二維碼等信息查詢的方式上,這些方式都存在著易于被仿冒、使用不便等缺點(diǎn),無(wú)法滿足人們對(duì)防偽信息查詢的可靠性和便捷性的需求。因此,對(duì)于防偽信息的存儲(chǔ)和判別,人們需要便捷易用、性能可靠的解決方案�；谶@樣的需求,印刷電子領(lǐng)域的熔斷式印刷存儲(chǔ)器因其較為優(yōu)越的性能、可定制化的寫入方式成為潛在的應(yīng)用方向。但是將熔斷式印刷存儲(chǔ)器真正用于智能包裝領(lǐng)域,仍然面臨著許多挑戰(zhàn)。最主要的一點(diǎn)是較高的工作電流,需要進(jìn)一步降低器件的工作電流以滿足低功耗的電路要求。另外一方面,現(xiàn)有的工作只適用于實(shí)驗(yàn)室的小規(guī)模器件制備,無(wú)論是在工藝方式上還是工藝成本上都難以滿足批量化大規(guī)模生產(chǎn)的要求,需要探索新的工藝來(lái)解決這些問(wèn)題�；趦�(yōu)化熔斷式印刷存儲(chǔ)器的性能以便應(yīng)用于智能包裝的思考和分析,本論文設(shè)計(jì)制備了基于銀納米線的熔斷式印刷存儲(chǔ)器。該存儲(chǔ)器利用銀納米線(AgNWs)作為實(shí)現(xiàn)熔斷功能的材料,用聚四氟乙烯(Teflon)作為封裝材料。在工藝上,采用原理簡(jiǎn)單、設(shè)備成本低廉的線棒涂布方式,對(duì)銀納米線進(jìn)行刮涂,使其具備較好的方向性排布。通過(guò)對(duì)材料和工藝的優(yōu)化,本論文制備的熔斷式印刷存儲(chǔ)器最大限度的降低了器件的工作電流、縮短了數(shù)據(jù)寫入時(shí)間。經(jīng)過(guò)熔斷性能測(cè)試、耐用性測(cè)試和耐彎曲性測(cè)試,驗(yàn)證了該器件在性能上滿足了實(shí)際的系統(tǒng)應(yīng)用需求。本論文在制備的基于銀納米線的熔斷式印刷存儲(chǔ)器的基礎(chǔ)之上,通過(guò)對(duì)器件的結(jié)構(gòu)優(yōu)化,制備了可存儲(chǔ)4位二進(jìn)制數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器標(biāo)簽,并將此標(biāo)簽與近場(chǎng)通信(NFC)電路系統(tǒng)結(jié)合應(yīng)用。該系統(tǒng)包含手機(jī)端、芯片與電路、存儲(chǔ)器標(biāo)簽三個(gè)模塊。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了通過(guò)手機(jī)端控制芯片輸出不同的電壓,完成數(shù)據(jù)的寫入模式和讀取模式的轉(zhuǎn)換。在論文的最后部分,展示了通過(guò)NFC功能控制數(shù)據(jù)寫入和讀取的智能包裝方案。該方案設(shè)計(jì)了友好的客戶化界面,操作方式一目了然,使用戶可方便快捷地寫入密碼和檢驗(yàn)密碼,改善了傳統(tǒng)防偽方式操作不便的情況。在初步具備了以上功能后,為了驗(yàn)證系統(tǒng)的可靠性,本論文還對(duì)多個(gè)器件進(jìn)行了反復(fù)讀取的測(cè)試,結(jié)果顯示寫入不同數(shù)據(jù)的器件在經(jīng)過(guò)數(shù)千次的反復(fù)讀取之后仍然呈現(xiàn)正確的結(jié)果,表明了該系統(tǒng)具有良好的可靠性。
【圖文】：

此類存儲(chǔ)器適于寫入不需經(jīng)常變動(dòng)的重要數(shù)據(jù)，例如商品的基本信息等，在智能包裝領(lǐng)域具有非常大的應(yīng)用潛力。阻過(guò)加電或者其他工藝處理使得器件呈現(xiàn)高低兩種阻態(tài)，在電路中種不同的電平從而達(dá)到數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)功能。阻變存儲(chǔ)器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)等優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合應(yīng)用特點(diǎn)，本論文的工作主要從阻變式存儲(chǔ)器展開(kāi)變式只讀印刷存儲(chǔ)器根據(jù)數(shù)據(jù)寫入方法可以分為工藝寫入器件和種類型。工藝寫入器件通過(guò)工藝方法寫入數(shù)據(jù)，例如通過(guò)采用不器件不同區(qū)域進(jìn)行表面處理等手段，使得器件具備不同的阻值。在出廠前已經(jīng)寫入特定的數(shù)據(jù)，代表性的工作有導(dǎo)電聚合物電阻化學(xué)方法編程印刷存儲(chǔ)器[43]、打印編程印刷存儲(chǔ)器[33]等；電寫入給器件施加一定的電壓或者電流來(lái)改變器件的性能從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)這類器件通常在出廠時(shí)不寫入數(shù)據(jù)，由用戶自己通過(guò)一定的設(shè)備想要的數(shù)據(jù)。這類器件的代表性工作有熔斷式存儲(chǔ)器和反熔斷式。相比于反熔斷式存儲(chǔ)器，熔斷式存儲(chǔ)器在工作電壓和穩(wěn)定性方勢(shì)。

圖 3-1 熔斷式印刷存儲(chǔ)器的器件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)Fig. 3-1 The device structure of the fusing-type printable memory熔斷式印刷存儲(chǔ)器作為一個(gè)獨(dú)立完整的電子元器件，由具備不同功能的部，包含襯底、電極、熔斷功能區(qū)、圖形化絕緣隔離層、隔熱封裝層等。圖 3個(gè)器件同時(shí)制備在同一襯底上的示意圖。每個(gè)器件為兩端式結(jié)構(gòu)，兩端為用于連接外部電路進(jìn)行電學(xué)性能測(cè)試或功能化改裝。在每個(gè)器件之間為圖緣隔離層，將并排的兩個(gè)器件絕緣隔離起來(lái)，防止出現(xiàn)短路。在每?jī)蓚�(gè)電形化絕緣隔離層中間的區(qū)域便是熔斷功能區(qū)，用于實(shí)現(xiàn)熔斷功能的材料在分。最后，在熔斷功能區(qū)表面會(huì)覆蓋隔熱封裝層，用于減少該區(qū)域的熱量?jī)?yōu)化器件性能；同時(shí)，該部分也可作為保護(hù)層，防止熔斷區(qū)域直接暴露在，在一定程度上減少水分、氧化等外界環(huán)境對(duì)器件性能的負(fù)面影響。 器件制備所需材料在上文的內(nèi)容中，，我們論述了通過(guò)減小熔斷式印刷存儲(chǔ)器的有效橫截面面
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：O614.122;TB383.1;TP333

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本文編號(hào)：2677744