通道限制：一种应对共轭聚合物有机电化学晶体管批量变异的新方法

《Advanced Materials》：Channel Confinement: A Novel Approach to Tackle Batch Variation in Conjugated Polymers for Organic Electrochemical Transistors

聚合物半导体因分子量分布不均导致批次性能差异，制约其大规模应用。本研究通过垂直OECTs结构设计，将通道长度（L）缩减至35 nm，形成分子桥效应，显著提升BBL（n型）和CPE-K（p型）的跨导（75.00 mS和120.00 mS）稳定性，并成功应用于电压增益60.00 V·V?1的生理信号放大电路。该策略有效解决了分子量波动问题，为聚合物电子器件产业化提供新路径。

　　

摘要

聚合物电子器件因其固有的灵活性、结构可调节性和成本效益高的制造工艺而受到了广泛关注。然而，与硅基电子器件相比，聚合物半导体存在固有的多分散性问题，这导致不同批次之间的性能差异，成为聚合物电子器件大规模应用的主要障碍。本研究重点关注在有机电化学晶体管（OECTs）中受批次变化和分子量影响显著的聚合物。通过引入通道限制效应（具体方法是缩短垂直OECTs中的通道长度L），形成了分子桥结构，从而显著提高了器件对分子量变化的耐受性，并显著提升了器件性能。基于n型聚（苯并咪唑并苯并菲）（BBL）和p型聚[2,6-(4,4-二钾丁基磺酸-4H-环戊[2,1-b;3,4-b’]-二噻吩)--alt-4,7-(2,1,3-苯并噻唑)]（CPE-K）的OECTs，在分子量不同的情况下仍表现出几乎相同的较高电导率：BBL的电导率为75.00 mS，CPE-K的电导率为120.00 mS，通道长度L均为35 nm。这一现象通过高分辨率透射电子显微镜和几何结构优化得到了解释。此外，基于不同分子量的BBL的有机互补反相器具有稳定的电压增益（60.00 V V?1），并已成功用于放大多种生理电信号。这一策略有望加速聚合物电子器件的大规模生产。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。