衣服上的標籤可以直接和手機連線，告訴你這件衣服的資訊？用手機靠近紙鈔就可以判斷真偽？你家的電器甚至是牆上的海報，所有東西都能互相聯絡傳遞資訊？這聽來像是科幻小說的情節，在不遠的未來真的有可能被實現！
「物聯網（Internet of Things）」，是在描述生活中所有的用品都能彼此傳遞訊息的概念，甚至能夠進一步對彼此的變化作出調整，其中物件並不限於常見的網路3C產品，更包括了服飾、紙張、沙發這類原本不具有電路、網路功能的物品。最近，瑞典與英國的合作研究團隊發展了一款電子標籤[1]，可以將二極體「列印」到物件上，當手機靠近並撥號時，電子標籤可以吸收手機發出的電磁波訊號，轉換成電流，驅動標籤上的其他元件運作（像是可以驅動顯示器顯示畫面）。
智慧型手機的電磁波接收與傳送頻率大致落在300MHz到3GHz的範圍（稱為ultra-high frequency, UHF），以往的電子標籤受限於其材質與製程，並無法有效地接收此波段的訊號；舉例來說，有機半導體可以印刷到彈性材質上作為二極體或是電晶體，但由於電子在其上移動的速率（遷移率, mobility）太慢，拖累了整體材質的操作頻率，而無法接收在UHF波段的手機訊號；曾有實驗嘗試在高真空率下進行有機半導體材質的鍍膜作業，此方法可以有效提升電子遷移率，但卻相對大大提高了製程成本而無法量產化。另外，也有人使用奈米顆粒的半導體墨水作為電子標籤，此材質雖然可以接收高頻電磁波，但其製程上需要使用高溫，很容易破壞掉作為基材的紙或是彈性聚合物，一樣不太可行。
為了解決這個問題，研究團隊使用了蕭特基二極體（Schottky diode）作為電子標籤的材質，比起一般的二極體，蕭特基二極體具備較低的導通電壓下降值（forward votage drop）並允許快速的切換操作，可以提升系統的效率。
在製作上，研究團隊先將矽晶圓參雜金屬銻（Sb）後，打碎成介於直徑100奈米至1微米的小顆粒，把小顆粒與粘合劑充分混合，然後塗到鋁電極上；下一步，塗好的電極會加上矽化鈮（具高導電度和抗氧化性）作為保護層，提升產品的耐用度；最後，在其上鋪設石墨電極和一層銀膠便可完成。整個製程不需要真空環境或是高溫，比起過去的方法更加節省成本。
製作出來的二極體，搭配鋁箔天線，便可有效吸收UHF的電磁波並且轉換成電流。目前，實驗測量到的效能雖然在電磁波頻率大於1.6MHz時會有所下降，但已能使系統產生足夠的電流驅動電致變色螢幕（electrochromic display）（在1.8MHz頻段的手機旁，可以產生19微安培的電流）。
這項技術ㄧ開始，其實是為了發展成紙鈔的防偽標籤（世界最大的紙鈔及護照生產公司De La Rue也是本計劃的參與者之一），當我們需要判定紙鈔真偽時，只需把智慧型手機靠近，電子標籤就會吸收手機的電磁波，並回傳辨識訊息（包含這張鈔票的來源之類的訊息）， 這樣的設計比起傳統的防偽技術更加嚴謹，也相對增加了偽造難度。
當然，這項技術一旦發展成功，其應用面絕對不限於紙鈔，像是各類傢俱、生活用品都可以與手機連結，甚至它們彼此間也能溝通訊息，作出調整。要達到量產階段，目前還需要再壓低製程成本，對此研究團隊正朝著尋找矽化鈮替代材料的方向前進；同時，若能將二極體的操作頻率拉高到2.4GHz，就能進一步和手機的wifi與藍芽做結合，讓產品普及化更容易。
延伸閱讀：
參考資料：
- All-printed diode operating at 1.6 GHz, Göran Gustafsson et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, DOI: 10.1073/pnas.1401676111
資料來源：Printed Diode Is Fast Enough to Speak With Smartphones [IEEE, July 7, 2014]
