Transient current responses of organic electrochemical transistors: Evaluating ion diffusion, chemical capacitance, and series elements
本研究针对有机电化学晶体管开关时间影响机制问题，建立栅压阶跃瞬态响应的物理-电化学模型，明确离子扩散、化学电容等的作用，分类电流响应类型并经仿真验证，为其在神经形态等领域的应用提供理论支撑。
2024-10-09 physics.app-ph
Bistable Organic Electrochemical Transistors: Enthalpy vs. Entropy
本文提出热力学框架，通过焓与熵的相互作用解释OECT双稳态的物理起源，并据此实现单器件施密特触发器，推进了OECT在非传统计算中的应用。
2024-08-09 physics.app-ph
Vertical, electrolyte-gated organic transistors: continuous operation in the MA/cm$^2$ regime and use as low-power artificial synapses
有机半导体通常不被认为在高度集成的100 nm以下晶体管中表现出出色的性能。因此，单晶材料如SWCNT、MoS 2或无机半导体是这些纳米尺度的选择材料。在这里，我们表明，使用一种新型的垂直场效应晶体管设计，沟道长度仅为40 nm，占地面积为2 x 80 x 80 nm $^2$，使用电解质门控时，可以实现有机聚合物的高电气性能。我们的有机晶体管结合了高于3 MA/cm $^2$的高通态电流密度、高达108的通/断电流调制比和高达5000 S/m的大跨导。考虑到在大的开/关比下的高开态电流，我们的新型结构也显示出在人工神经网络中使用的前景，在人工神经网络中，它们可以作为忆阻器件以低于100 fJ的能量使用进行操作。
2019-02-05 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Latent Pigments Strategy for Robust Active Layers in Solution-Processed, Complementary Organic Field-Effect Transistors
溶液加工有机半导体通过具有成本效益的、基于溶液的大规模制造技术实现了大面积和柔性电子产品的制造。然而，对于许多应用，不溶性活性层可以在对加工溶剂的鲁棒性方面提供技术优势。这在场效应晶体管（FET）中特别相关，其中，在半导体层的顶部上处理来自溶液的阻挡层或屏障通常强制使用正交溶剂，以便不干扰纳米厚的累积沟道。为此，使用潜在的颜料，高度可溶的分子，可以产生不溶性膜后，沉积热裂解的增溶基团，是一个非常有前途的策略。在这方面的贡献，我们证明了使用叔丁氧羰基（叔-Boc）官能化的diketopyrrolopyrrole和二萘嵌苯-二酰亚胺小分子的良好的空穴和电子传输膜。t-Boc热裂解产生的膜的致密化，随着强的脱保护分子的结构重排，强烈地提高电荷迁移率在p型和n型FET。我们还强调了这些高度不溶性半导体层对典型和侵蚀性加工溶剂的鲁棒性。这些结果可以大大提高多层有机电子器件制造的自由度，为苛刻的加工步骤提供增强的稳定性。
2017-10-12 physics.app-ph
Switching response and ionic hysteresis in organic electrochemical transistors
本文研究有机电化学晶体管中离子与电子动力学导致的滞后效应，通过解析模型、2D漂移-扩散模拟和P3HT OECT实验，开发通用传输线模型，基于弛豫时间对瞬态响应和滞后效应进行分类。
2024-04-26 physics.app-ph
Organic Electronics Picks Up the Pace: Mask-Less, Solution Processed Organic Transistors Operating at 160 MHz
有机印刷电子产品已经证明了其作为医疗保健、娱乐、能源和分布式智能物体相关应用的重要推动者的潜力。利用基于溶液和直接写入的生产方案的可能性进一步提高了这种技术所提供的好处，促进了廉价、舒适、生物相容的电子应用的实现。在这项工作中所示的结果挑战了广泛的假设，这类电子设备是降级到低频操作，由于有限的材料的电荷迁移率和低空间分辨率可实现与传统的印刷技术。在这里，它表明，溶液处理和直接写入的有机场效应晶体管可以仔细设计和制造，以实现160 MHz的最大跃迁频率，解锁的操作范围，是不可用的有机物之前。这种范围被认为仅可通过更多性能类别的半导体材料和/或更昂贵的制造方案来实现。目前的成就开辟了一条路线的成本和能源效率的灵活和舒适的电子与无线通信能力的可制造性。
2020-09-14 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Analytical Model for Gaussian Disorder Traps in Organic Thin-Film Transistor
针对有机半导体中高斯无序陷阱问题，提出结合 Miller-Abrahams 速率与 Fermi-Dirac 统计的解析俘获/去俘获模型，并经 DPP-DTT 薄膜晶体管 TCAD 仿真验证。
2021-06-29 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Flexible complementary logic circuit built from two identical organic electrochemical transistors
以共轭聚合物为活性材料的有机电化学晶体管（OECT）是有机生物电子器件的基本单元。增加的功能，如低功耗，可以通过构建具有两个或更多个OECT的互补电路来实现。互补电路通常结合p型和n型晶体管以降低功耗。虽然p型OECT是容易获得的，但n型OECT不太常见，这主要是由于n型有源沟道材料在水性电解质中的稳定性差。此外，基于OECT的互补电路需要在p型和n型材料中良好匹配的传输特性。这里，在两个晶体管中使用具有聚苯胺（PANI）作为沟道材料的一对OECT来制作互补电路。选择PANI是由于其独特的行为，当用作OECT中的有源沟道时，其表现出电流与栅极电压的峰值。基于聚苯胺的电路被示出具有良好的性能，增益为~ 7，并且可以被转移到柔性生物相容性壳聚糖基板上，在水性电解质中具有示范操作。这项研究扩展了共轭聚合物为基础的OECTs的能力。
2020-06-28 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Carbon-based Microfabricated Organic Electrochemical Transistors Enabled by Printing and Laser Ablation
本研究提出一种无需洁净室与光刻的增材-减材复合微加工策略，采用可降解材料室温制备碳基柔性OECTs，兼具高分辨率、结构多样性与环保可降解性，为可持续有机电子快速原型制备提供新路径。
2025-07-29 physics.app-ph
Critical Evaluation of Organic Thin-Film Transistor Models
薄膜晶体管（TFT）代表用于确定材料的电荷载流子迁移率的广泛使用的工具。迁移率和其他晶体管参数（如接触电阻）通常从电气特性中提取。然而，对这种提取的参数的信任是有限的，因为它们的值取决于提取技术和基础晶体管模型。我们提出了一种技术，以建立一个选定的模型是否足以代表晶体管的操作。这种两步技术分析了一系列具有不同沟道长度的TFT的电测量。第一步通过将完整的输出和传输特性拟合到晶体管模型来提取每个单独晶体管的参数。第二步检查所提取的参数的信道长度依赖性是否与模型一致。我们证明了不同的有机TFT的半导体，接触，和几何形状不同的技术的优点。独立的晶体管设置，我们的技术一贯表明，国家的最先进的晶体管模型无法重现正确的通道长度的依赖性。我们的技术表明，当代晶体管模型需要改进的电荷载流子密度的迁移率和/或在晶体管沟道中的未补偿的电荷的考虑方面。
2018-12-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Linear conduction in N-type organic field effect transistors with nanometric channel lengths and graphene as electrodes
在这项工作中，我们测试了纳米通道n型有机场效应晶体管（OFFET）的石墨烯电极的基础上热蒸发薄膜的苝-3，4，9，10-四羧酸二酰亚胺衍生物（PDIF-CN 2）。通过与用参比金电极制成的短沟道晶体管的彻底比较，我们发现石墨烯基器件的输出特性对所施加的偏压呈线性响应，与金基晶体管的超线性趋势形成对比。此外，短沟道效应在石墨烯电极装置中被显著抑制。更具体地，对于低至~140 nm的L，证明了与沟道长度（L）无关的电流开/关比和对高纵向偏压的增强响应。考虑到石墨烯的形态和电子特性，这些结果是合理的，表明使用石墨烯电极可能有助于克服短沟道OFFEs中的空间电荷限制电流（SCLC）问题。
2018-10-30 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Top Dielectric Induced Ambipolarity in an n-channel dual-gated Organic Field Effect Transistor
在单个有机场效应晶体管（OFET）中实现p型和n型操作对于简化复杂有机电路的设计至关重要。通常，在OFET中仅实现p型或n型操作，而相应的对应物或者被电荷捕获抑制或者被具有电极的注入势垒限制。在这里，我们表明，只有顶部电介质的存在下，变成一个双极性的n型聚合物半导体（N2200，Polyera ActiveInk），从底部和顶部门控OFET操作检测。该效应与沟道厚度和顶部电介质组合无关。变温传输特性表明，电子和空穴可以均匀地通过聚合物半导体的本体传输。
2020-05-06 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Threshold Voltage Control in Dual-Gate Organic Electrochemical Transistors
基于聚（3，4-乙撑二氧噻吩）：聚（苯乙烯磺酸）（PEDOT：PSS）的有机电化学晶体管（OECTs）是有机生物电子学领域的一个基准系统。特别是，优异的机械性能和离子-电子转换为可植入或可穿戴传感技术领域带来了极好的潜力。然而，耗尽模式工作的PEDOT：PSS基OECT会导致电子电路中的高静态功耗，限制了其在电子系统中的应用。因此，对阈值电压进行控制具有最大的技术重要性。在这里，我们展示了PEDOT：PSS为基础的双栅极OECT与固态电解质的阈值电压是无缝可调的操作过程中。我们表明，阈值电压调谐的程度线性地依赖于栅极电容，这是一个简单的方法，电路设计人员调整阈值电压仅由设备的尺寸。基于PEDOT：PSS的双栅极OECT显示出出色的器件性能，并且可以被推到累积模式操作，从而简化和放松互补反相器的设计。
2023-01-11 cond-mat.soft physics.app-ph
The Non-Ideal Organic Electrochemical Transistors Impedance
有机电化学晶体管为生物传感器和神经启发电子器件提供了强大的功能，但对这种电化学器件的时间依赖性行为仍有很多了解。在这里，我们报告的分布式元件建模的阻抗，这样的微加工设备，系统地进行下一个大的浓度变化KCl（aq）和氯化钙（aq）。我们提出了一个新的模型，它考虑到三个主要的偏差，理想的，系统地观察，所造成的材料和设备的复杂性，在大的频率范围内（1 Hz至1 MHz）。除了引入更多的自由度外，这些非冗余参数的引入以及它们作为电解质浓度和施加电压的函数的行为的研究更详细地描述了OECT的工作原理。该优化模型可以进一步用于改善OECT在许多应用（例如生物传感器、神经启发设备）和电路仿真中的性能。
2019-05-04 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Fully 3D-Printed Organic Electrochemical Transistors
有机电化学晶体管（OECT）目前正在研究各种应用，从传感器到逻辑和神经形态硬件。制造过程必须与灵活和可扩展的数字技术兼容，以满足这种广泛的应用。在这里，我们报告了一种直接写入添加剂工艺来制造完全3D打印的OECTs。我们开发了3D打印导电，半导体，绝缘和电解质油墨来实现这一目标。在耗尽模式下工作的3D打印OECTs可以在薄而柔性的基板上制造，从而获得高的机械和环境稳定性。我们还为OECT基板开发了一种可3D打印的纳米纤维素配方，展示了完全3D打印电子设备的首批示例之一。良好的多巴胺生物感测能力（在没有金属栅电极的情况下，检测极限低至6 μ M）和长期（~1小时）突触响应强调了本发明的OECT制造策略适合于需要快速设计改变和数字化使能的直接写入技术的各种应用。
2022-09-14 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Achieving Bright Organic Light Emitting Field Effect Transistors with Sustained Efficiency through Hybrid Contact Design
针对双层有机发光场效应晶体管电荷传输不平衡导致高亮度下效率滚降的问题，提出透明有机/无机混合接触设计，经数值模拟验证可在宽亮度、电流密度范围维持稳定外量子效率，为有机电子领域提供理想发光器件方案。
2023-06-13 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Why accumulation mode organic electrochemical transistors turn off much faster than they turn on
本研究通过工况光学显微镜揭示了积累模式OECTs关断快于开启的机制，发现开启分两阶段而关断仅一阶段，并指出离子传输是限制器件速度的关键因素，为设计更快的OECTs提供了指导。
2023-05-02 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Neuromorphic Time-Dependent Pattern Classification with Organic Electrochemical Transistor Arrays
基于高度可变的神经细胞单元的自下而上的组装，神经系统可以达到与微电子中使用的标准材料和器件相比无与伦比的性能水平。在硬件中再现这些基本概念可能会彻底改变用于信息处理的材料和设备工程。在这里，我们提出了一种创新的方法，依赖于离子电子材料和固有的设备物理显示模式分类的12个单元的生物传感阵列。我们使用水库计算和学习的概念，以400纳米沟道长度的有机电化学晶体管（OECT）的离子动力学的基础上，演示相关的计算。我们表明，这种方法有效地应对高水平的可变性，通过自下而上的制造，使用一种新的电聚合聚合物，使离子电子器件的功能和材料在电解质中的稳定性。我们研究了阵列大小和可变性对实时分类任务性能的影响，为新的嵌入式传感和处理方法铺平了道路。
2018-06-12 cs.ET physics.app-ph
Rational Materials Design for In Operando Electropolymerization of Evolvable Organic Electrochemical Transistors
本文结合分子动力学模拟与单体—衬底组合实验，揭示界面相互作用对原位电聚合有机电化学晶体管中聚合物横向成沟的调控机制，为柔性神经形态突触器件的材料设计提供依据。
2024-01-18 cond-mat.soft physics.app-ph
Improved Performance of Organic Light-Emitting Transistors Enabled by Polyurethane Gate Dielectric
该研究提出用聚氨酯栅介质替代PMMA来减少陷阱、提升有机发光晶体管性能，并建立模型解释夹断电压异常，为低偏压商用OLETs提供可行路径。
2023-12-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Cation Discrimination in Organic Electrochemical Transistors by Dual Frequency Sensing
在这项工作中，我们提出了一种策略，以感测定量和具体的阳离子，出一个单一的有机电化学晶体管（OECT）设备暴露于电解质。从六种不同的氯化物盐超过12个不同的浓度的系统研究，我们表明，OECT设备的阻抗是由在低频下的沟道去掺杂和在高频下的电解质栅极电容耦合。特定的阳离子特征，其来源于阳离子行为对聚（3，4-亚乙基二氧噻吩）：聚（苯乙烯磺酸盐）（PEDOT：PSS）聚合物的不同影响及其在水中的电导率，允许它们在相同的摩尔浓度下进行区分。在不同频率下对设备阻抗的动态分析可以允许识别特定的离子流，这在生物电子学中可以有很大的用途，以进一步解释生物介质中的复杂机制，例如大脑中的复杂机制。
2018-03-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Hybrid Organic-Metal Oxide Multilayer Channel Transistors with Record Operational Stability
金属氧化物薄膜晶体管正迅速成为应用于驱动有机发光二极管显示器的背板的普遍技术。目前，所有商业产品都依赖于通过物理气相沉积方法加工的金属氧化物。过渡到更简单，更高的吞吐量的制造方法，如基于解决方案的过程，目前正在探索的成本效益的替代方案。然而，开发具有高载流子迁移率和偏置稳定操作的可印刷氧化物晶体管已被证明具有挑战性。在这里，我们表明，混合多层通道组成的交替超薄层（$\leq$ 4 nm）的氧化铟，氧化锌纳米粒子，臭氧处理的聚苯乙烯和一个紧凑的氧化锌层，所有的解决方案在环境气氛中处理，可用于创建TFT具有显着高的电子迁移率（50厘米$^{2}$ /Vs）和记录操作稳定性。插入臭氧处理的聚苯乙烯夹层显示，以减少在金属氧化物表面和异质界面的电子陷阱的浓度。所得到的晶体管在24小时的连续操作中表现出显著增强的偏置稳定性，同时经受大的电场通量密度（2.1 $\times$ 10 $^{-6}$ C/cm $^{2}$），而对电子迁移率没有不利影响。密度泛函理论计算确定这种增强的稳定性的起源作为钝化的氧空位相关的间隙状态，由于臭氧分解的苯乙烯部分和氧化物之间的相互作用。我们的研究结果为偏置应力弹性金属氧化物晶体管的设计提供了新的指导方针。
2019-10-24 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Synergistic Effect of Multi-Walled Carbon Nanotubes and Ladder-Type Conjugated Polymers on the Performance of N-Type Organic Electrochemical Transistors
本文通过将多壁碳纳米管与梯型共轭聚合物BBL协同结合，开发出电子迁移率提升一个数量级以上、响应时间低至15 ms的创纪录高性能n型有机电化学晶体管，并实现了增益大于16、功耗低于1 uW的互补反相器。
2024-01-18 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
High-Yield, Scaling-Up Fabrication of Fermi-Level-Pinning-Free Organic Thin-Film Transistor Arrays with Printed Van der Waals Contacts
本文提出一种利用印刷范德华接触规模化制备无费米能级钉扎有机薄膜晶体管阵列的通用策略，实现了100%良率与超高迁移率，为大规模高性能薄膜电子器件的制造提供了新途径。
2023-06-25 physics.app-ph
Ion exchange gels enhance organic electrochemical transistor performance in aqueous solution
基于共轭聚合物的有机电化学晶体管（OECTs）正在研究从生物化学传感到神经接口的应用。虽然正在开发新的共轭聚合物，可以将数字电子产品与生命的水化学物质相结合，但过去几十年开发的绝大多数高性能，高迁移率有机晶体管材料在吸收生物相关离子方面非常差。在这里，我们将离子交换凝胶到OECT中，证明这种结构能够从溶液中吸收生物相关的离子，并将更大、更疏水的离子注入到多个疏水共轭聚合物中的底层聚合物半导体活性层中。使用聚[2，5-二（3-十四烷基噻吩-2-基）噻吩并[3，2-b]噻吩]（PBTTT）作为模型半导体活性层和离子液体1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺（BMIM TFSI）和聚乙烯偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物（PVDF-HFP）作为离子交换凝胶，我们证明了OECT装置的灵敏度提高了四个数量级以上，离子注入动力学提高了一百倍。我们证明了离子交换凝胶OECT记录生物信号的能力，通过测量的捕蝇草植物的动作电位。这些结果显示了使用界面工程来开辟更广泛的有机半导体材料作为可以通过水溶液门控的OECTs的可能性。
2019-09-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Cost-Effective Methods to Nanopattern Thermally Stable Platforms on Kapton HN Flexible Films Using Inkjet Printing Technology to Produce Printable Nitrate Sensors, Mercury Aptasensors, Protein Sensors, and Organic Thin Film Transistors
Kapton HN薄膜因其优异的耐热性（高达400 °C）而在全球范围内被采用，允许高温烧结基于纳米颗粒的金属油墨。通过仔细选择油墨和Kapton基板，在水溶液和有机溶液中获得了优异的热稳定性和抗分层特性，并将其应用于四种新型器件：固态离子选择性硝酸盐传感器、基于ssDNA的汞适体传感器、低成本蛋白质传感器和持久的有机薄膜晶体管（OTFT）。在上述装置的开发过程中，进行了许多参数组合的实验研究。结果表明，该离子选择性硝酸根传感器具有良好的线性灵敏度，检测限为2ppm。汞传感器的RCT值与汞浓度的增加呈线性相关。蛋白质印刷电路板（PCB）传感器提供了一种更简单的蛋白质检测方法。最后，OTFT表现出稳定的性能，线性和饱和状态的迁移率值，以及阈值电压。这些装置已显示出其价值，并揭示了可以追求的可能性。
2020-08-13 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Vertical electrolyte transistor operating at very low voltage and high current density
在这项工作中，报告了一种垂直电解质晶体管（VET），其结构基于如下所述的堆叠层：底部接触（源极或漏极）-沟道-可渗透中间电极（漏极或源极）-离子凝胶（电解质栅极电介质）-栅极顶部接触。这种VET描绘了作为电解质门控垂直有机场效应晶体管（电解质门控VOFET）或垂直有机电化学晶体管（VOECT）工作的多功能性，这是以前从未报道过的。这些操作模式的区别是关于分别由于感应的载流子或离子电流而发生的晶体管击穿。这两种工作模式表明，该VET能够在非常低的电压范围内工作，并驱动高电流密度。这些观察到的特征使得VEGFR 2成为在离子电子器件、生物传感器和/或非常低功率的光电电路中应用的良好候选者。
2019-07-22 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Dendritic organic electrochemical transistors grown by electropolymerization for 3D neuromorphic engineering
在今天的神经形态工程中使用的标准自上而下技术的主要限制之一是它们无法映射生物大脑的3D性质。在这里，我们展示了如何双极电聚合可用于工程师的PEDOT：PSS树枝状纤维的3D网络。通过控制电聚合材料的生长条件，我们研究了树枝状纤维如何通过创建形状可控的结构来再现结构塑性。我们展示了多电极配置中的渐进拓扑结构演变。我们进行详细的电特性PEDOT：PSS树枝状晶体通过直流和阻抗谱测量，我们展示了如何有机电化学晶体管（OECT）可以实现这些结构。这些测量结果表明，OECTs的准静态和瞬态响应可以通过控制枝晶的形貌来调节。有机树突的独特性质被用来证明短期，长期和结构的可塑性，这是未来神经形态硬件发展所需的基本特征。
2021-07-13 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cs.ET
Low-power/high-gain flexible complementary circuits based on printed organic electrochemical transistors
准确提取低幅度电压信号的能力在多个领域至关重要，从一次性诊断和医疗技术到机器人和物联网。有机电化学晶体管在低工作电压下具有较大的介电常数，是监测小信号的理想选择。它的大跨导将微小的栅极电压变化转化为漏极电流的显著变化。然而，还需要电流-电压转换以允许适当的数据采集和信号处理。低功耗、高放大率以及灵活、低成本载体上的可制造性对于目标应用也至关重要且备受期待。在这里，我们报告低功耗和高增益的柔性电路的基础上印刷互补有机电化学晶体管（OECTs）。我们利用p型和n型增强型OECT的低阈值电压来开发互补电压放大器，该放大器可以检测低至100 $μ$ V的电压，增益为30.4 dB，功耗< 2.7 $μ$ W（单级放大器）。在最佳工作条件下，归一化到功耗的电压增益达到169 dB/ $μ$ W，比最先进的基于OECT的放大器大50倍以上。在两级配置中，互补电压放大器达到193 V/V的DC电压增益，这是在低于1 V的电源电压下工作的新兴CMOS类技术中最高的。我们的研究结果表明，基于印刷OECT的灵活互补电路定义了一个高能效平台，用于在几个新兴的超硅应用中检测和放大低幅度电压信号。
2021-06-14 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Electron-Ion Coupling Breaks Energy Symmetry in Bistable Organic Electrochemical Transistors
Stanford University（斯坦福大学）
本文通过X射线散射与光谱技术研究PEDOT:PSS与离子液体的耦合，揭示OECT双稳态源于掺杂/去掺杂过程中电子-离子直接相互作用导致的不对称路径依赖能量学，表明电解质是调控器件功能的重要杠杆。
2025-11-10 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
2D MXene Electrochemical Transistors
本文首次展示了利用 MXene 二维材料的混合离子-电子特性实现电化学晶体管，证明有机 ECT 公式可迁移用于提取迁移率等参数，并通过电导开关与原位/非原位电化学测量关联电导与氧化还原态，为超越导电聚合物 ECT 的二维晶体管发展开辟了新方向。
2024-01-10 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Using ultra-thin parylene films as an organic gate insulator in nanowire field-effect transistors
我们报道了纳米线场效应晶体管的发展，其特点是超薄聚对二甲苯薄膜作为聚合物栅极绝缘体。聚对二甲苯的室温气相沉积是使用原子层沉积在高温下制备的氧化物绝缘体的有吸引力的替代方案。我们讨论了我们定制的聚对二甲苯沉积系统，该系统专为在垂直放置在生长衬底上或水平放置在器件衬底上的III-V族纳米线上可靠和可控地沉积<100 nm厚的聚对二甲苯薄膜而设计。前一种情况下，共形涂层纳米线，我们用来生产功能$Ω$栅和栅全包围结构。这些器件在室温下的亚阈值摆幅低至140 mV/dec，开/关比超过$10^3$。对于栅极全包围结构，我们开发了一种新的制造策略，克服了以前的横向缠绕栅极纳米线晶体管的一些限制。最后，我们表明，聚对二甲苯可以沉积在化学处理的纳米线表面，一个功能一般不可能与氧化物产生的原子层沉积由于表面的“自清洁”效应。我们的研究结果突出了聚对二甲苯作为纳米级电子器件中替代超薄绝缘体的潜力，由于聚对二甲苯的良好生物相容性，其潜在应用扩展到纳米生物电子学。
2018-09-27 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Concentric-electrode organic electrochemical transistors: case study for selective hydrazine sensing
我们报告肼敏感有机电化学晶体管（OECTs）的设计包括在同心环形电极。这些OECT的设计工程的动机是在生物电子学等领域使用OECT传感阵列的巨大潜力。在这项工作中，PEDOT：PSS为基础的OECTs已被研究为水的传感器，特别是敏感的致命肼分子。这些电流型传感器具有许多用于肼传感器的开发的相关特征，例如灵敏度低至10-5 M的肼在水中，对肼的选择性比对9种其他水溶性常见分析物的选择性高一个数量级，在水冲洗后完全恢复其基本信号的能力和非常低的电压操作。我们的OECT检测肼的特异性是由其在栅电极处的催化氧化引起的，并且能够增加器件的输出电流调制。这使得整个系列的80微米的OECT设备与亚20纳米PEDOT：PSS层，通道长度下降到1微米和共面和同心电极的特定设备的几何形状的设备几何形状的研究。众多的几何形状揭示了OECT机制的新方面，该机制控制着设备的电化学感测行为，更具体地说，是在微观尺度上固有的接触的影响。通过降低器件串扰，微米门集成径向OECT将有助于减少读出侵入性，从而促进OECT生物传感器的进一步发展。
2017-07-22 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
AC-Driven Perovskite Light-Emitting Transistors
钙钛矿发光场效应晶体管（PeLEFET）提供了一种通用的器件架构来控制混合钙钛矿的传输和电致发光性质，使得能够注入高载流子密度和辐射复合区的空间控制。然而，金属卤化物钙钛矿典型的离子屏蔽和有机阳离子极化效应严重影响PeLEFET的效率和可靠性。在这项工作中，我们展示了一种新的设备操作模式的基础上施加的电压，这使得显着减少离子漂移/屏蔽甲基铵碘化铅发光晶体管的高频调制。在优化的顶部接触PeLEFET中，与DC驱动器件相比，AC操作导致更亮和更均匀的电致发光。此外，高频调制使得电致发光发射高达室温。
2017-10-05 physics.app-ph
The effect of the dielectric end groups on the positive bias stress stability of N2200 organic field effect transistors
共轭聚合物场效应晶体管中的偏置应力退化是这些无序材料中的一个基本问题，并且可以追溯到材料与环境物种的相互作用，1，2，3以及制造引起的缺陷。聚合物栅极电介质的端基和相关偶极诱导的无序对偏置应力稳定性的影响迄今为止还没有在高-在这项工作中，N2200晶体管的性能指标进行了检查，与不同的端基（Cytop-M和Cytop-S8）的双金属化。我们假设极性端基会导致偶极诱导的紊乱增加，以及更差的性能。1，9，10长-假设论文中使用的较低温度下的时间退火方案通过允许晶域在溶剂存在下重新组织而导致更好的结晶。11假设较高的结晶度可以缩小诱导能量载体的范围，并且从而降低迁移率的栅极依赖性。结果表明，电介质端基不影响N2200晶体管的偏置应力稳定性。然而，长退火时间导致偏置应力稳定性的显著改善，最稳定的器件具有仅弱依赖于或独立于栅极电压的迁移率。
2021-04-14 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Tuning Ambipolarity in a Polymer Field Effect Transistor using Graphene electrodes
具有2D石墨烯电极的聚合物场效应晶体管是融合了两个世界最好的设备：一方面，有机材料的低成本和可加工性，另一方面，石墨烯的化学稳定性，极薄和灵活性。在这里，我们展示了通过将石墨烯电极并入晶体管几何形状中来调谐来自Polyera ActiveInk的半导体聚合物N2200的双极性质。我们的器件表现出平衡的双极行为，具有高电流的开-关比和载流子迁移率。这些效应是由石墨烯-聚合物界面处的有效能量势垒调制和弱电场屏蔽效应引起的。我们的研究结果提供了一种将2D石墨烯电极集成到双极晶体管中的策略，以改善和调节其特性，为新型有机电子器件的设计铺平了道路。
2020-05-12 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Radio-Frequency Polymer Field-Effect Transistors Characterized by S-Parameters
由于材料性能方面的最新进展，可以实现在MHz范围内工作的聚合物场效应晶体管（FET）。然而，对于习惯于慢速电子设备的领域，必须用合适的设备设计和测量方法来解决向具有挑战性的频率范围的进一步发展。在这项工作中，我们报告的n型场效应晶体管的基础上的解决方案处理的聚合物半导体，其中的关键功能已经实现了大面积兼容的直写技术，允许获得的最大频率为19 MHz的过渡，通过散射参数（S-参数）测量。这是第一个报告的溶液处理的有机FET的特征与S参数。
2019-05-06 physics.app-ph
Local Multimodal Dynamics in Mixed Ionic-Electronic Conductors and Their Fingerprints in Organic Electrochemical Transistor Operation
Institut de Bioenginyeria de Catalunya (IBEC), The Barcelona Institute of Science and Technology (BIST)（巴塞罗那生物工程研究所，巴塞罗那科学技术研究院）；Center for Nano Science and Technology, Istituto Italiano di Tecnologia（意大利理工学院纳米科学和技术中心）；Laboratory of Organic Electronics, Department of Science and Technology (ITN), Linköping University（林雪平大学科技学院有机电子实验室）；Department d'Enginyeria Electrònica i Biomèdica, Universitat de Barcelona（巴塞罗那大学生物医学电子工程系）；Center for Nanophase Materials Sciences, Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室纳米相材料科学中心）
研究揭示混合离子-电子导体中局部多模态动力学及其在OECT操作中的指纹，通过电化学阈值和静电力机制提供新的理解框架。
2026-01-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.app-ph
Accessing MHz Operation at 2 V with Field-Effect Transistors Based on Printed Polymers on Plastic
有机印刷电子产品正在证明其适用于开发可穿戴、轻量、分布式应用，并结合具有成本效益的生产工艺。尽管如此，一些设想的破坏性大规模生产的产品仍然缺乏一些必要的功能：在这些射频（RF）通信能力，这需要在廉价的塑料箔上加工的电子设备的高运行速度与低电源电压相结合。在这里，我们证明了高频，低电压，聚合物场效应晶体管可以在塑料上制造，仅使用可扩展印刷和基于数字激光的技术相结合。这些器件在具有挑战性的2 V低偏置电压下的工作频率超过1 MHz，在7 V下的工作频率超过14 MHz。此外，当集成到整流电路中时，它们可以提供输入频率为13.56 MHz的直流电压，为采用经济高效的生产工艺实现RF器件和标签开辟了道路。
2019-11-28 physics.app-ph
N-polar AlN buffer growth by MOVPE for transistor applications
我们目前的N-极性AlN层的金属有机物气相外延生长的电气特性和N-极性AlN沟道金属半导体场效应晶体管（MESFETs）的演示。在N-极性AlN的高温生长过程中无意中掺入高浓度的硅，导致高缓冲漏电流。随着生长温度的降低，硅浓度从2 × 10^18/cm^3降低到9 × 10^15/cm^3，在100 V偏压下，缓冲层漏电流降低到5.6 nA/mm。由于AlN缓冲层的高电阻率，N极性AlN MESFET的关态漏电流为0.27 nA/mm，晶体管的开/关比为4.6 × 10^4。
2018-11-09 physics.app-ph
Charge Transport in Thin-Film Transistors Based on Liquid-Crystalline Phthalocyanines
Universidade Federal de Santa Catarina（圣卡塔琳娜联邦大学）；Institut national de la recherche scientifique, Centre Énergie Matériaux Télécommunications（国家科学研究研究所，能源材料电信中心）；Centre de Recherche Paul Pascal, Université de Bordeaux & CNRS（保罗·帕斯卡研究中心，波尔多大学与法国国家科学研究中心）
研究液晶酞菁（无金属及Cu、Zn、Ni、Co配合物）的振动特征与有机薄膜晶体管电性能的关联，揭示金属配位、介晶有序和环境条件对电荷传输的协同影响。
2026-06-25 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Stable and Solution-Processable Cumulenic sp-Carbon Wires: A New Paradigm for Organic Electronics
溶液处理的、大面积的和柔性的电子器件在很大程度上依赖于$^2$ -杂化碳分子的优异电子性质，其形式为$π$ -共轭的小分子和聚合物或石墨烯和碳纳米管。碳与sp-杂化，难以捉摸的同素异形体碳炔的基础，提供了大量的机会，功能化分子的形式，线性碳原子线（CAW），有趣的，甚至优越的预测电子性能。虽然CAW代表了一个充满活力的研究领域，但迄今为止，它们仅被少量应用于分子器件。最近在微晶累积多烯中观察到的场效应表明它们在溶液处理的薄膜晶体管中具有潜在的应用，但围绕稳定性和电子性能的担忧阻碍了这一方向的发展。在本研究中，理想的场效应特性表现为溶液处理的薄膜的四苯基[3]cumulene，最短的半导体碳原子线。薄膜通过可扩展的大面积涂覆技术沉积，提供空穴迁移率超过0.1 cm $^2$ V $^{-1}$ s $^{-1}$的晶体管，以及在黑暗条件下有希望的操作稳定性。这些结果提供了一个坚实的基础，为开发一个巨大的类分子半导体的有机电子的基础上sp-杂化碳系统，并创建一个以前未开发的范例。
2022-03-07 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Ion sensitivity of hygroscopic insulator field effect transistors
鉴于离子在生物体中的许多不同作用，生物相容性有机离子传感器是一个相当感兴趣的问题。在这项工作中，简单的，低电压，固态吸湿绝缘体场效应晶体管（HIFFET）进行了测试，以验证其离子敏感特性。测试了两种生物学相关盐溶液，氯化钠（NaCl）和氯化钾（KCl）。为了评估pH敏感性，还测试了盐酸（HCl）和氢氧化钠（NaOH）溶液。盐和酸性溶液引起HIFET性能从10 mM到1 M的类似的浓度依赖性变化，这与吸湿绝缘体中离子浓度的增加一致，增加了器件电容。相比之下，碱性溶液导致设备性能的整体下降，这与由于绝缘体和分析物之间的酸碱反应而导致的离子净去除一致。这些结果表明，HIFF4对一系列离子表现出有希望的灵敏度，因此可以作为未来离子选择性器件的平台。
2021-11-09 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Mobility and Threshold Voltage Extraction in Transistors with Gate-Voltage-Dependent Contact Resistance
针对接触电阻受栅压调制导致迁移率提取严重偏差的问题，本文改进TLM方法，无需高栅源偏压即可在强接触栅控晶体管中实现误差低于10%的准确提取。
2025-02-20 cond-mat.other physics.app-ph
Charge Transfer as the Key Parameter Affecting Color Purity of TADF Emitters
采用计算和实验相结合的方法，研究了影响热激活延迟荧光（TADF）发射带宽的关键因素。为了通过TADF在无金属有机发光二极管中实现高内量子效率（IQEs），通过将分子配置成具有大二面角的电子给体-受体（D-A）交替来促进第一三重态（T1）到第一单重态（S1）的反向系间穿越（rISC），这导致S1和T1能级之间的小能隙（ΔEST）。这允许三重态激子到发荧光的单重态激子的有效非辐射上转换。然而，TADF的这种传统分子设计导致宽的发射光谱带（半峰全宽= 70-100 nm）。尽管有报道表明抑制D-A二面角旋转会使发射带变窄，但发射展宽的起源仍然难以捉摸。事实上，我们的研究结果表明，固有的TADF发射带宽主要是由分子的电荷转移特性，而不是其倾向的旋转运动，这提供了一个新的视角上的合理的分子设计的有机发光体表现出尖锐的发射光谱。
2021-05-06 physics.app-ph physics.chem-ph physics.comp-ph
Electrostatic Photoluminescence Tuning in All-Solid-State Perovskite Transistors
Rutgers, the State University of New Jersey（新泽西州立罗格斯大学）；Imperial College London（伦敦帝国学院）
研究通过全固态半导体器件实现钙钛矿光致发光的可逆调控，利用栅极电压改变界面电荷密度，影响光载流子的辐射与非辐射复合通道，实现65-98%的光致发光强度调制。
2026-03-26 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
