华南理工大学郭子豪课题组 AFM : 具有超低阈值电压的n型有机电化学晶体管

2024-11-01 来源：高分子科技

图1基于FBDOPV-CNTVT的超低阈值电压的n-型有机电化学晶体管

近期，华南理工大学前沿软物质学院郭子豪副研究员团队通过双吸电子策略合成了具有超低最低未占有分子轨道（LUMO）能级的共轭聚合物FBDOPV-CNTVT。以FBDOPV-CNTVT为活性层的有机电化学晶体管（OECTs）器件刷新了增强型n-型OECTs器件阈值电压的新记录（7.5 mV, 图1-图2）。超低阈值电压对于降低OECTs器件的功耗和探测低电压的生物-电子信号至关重要。该工作以“Ultra-Low Threshold Voltage in N-Type Organic Electrochemical Transistors Enabled by Organic Mixed Ionic-Electronic Conductors with Dual Electron-Withdrawing Substitutions”为题发表在《Adv. Funct. Mater.》上（Adv. Funct. Mater. Doi：10.1002/adfm.202412181）。

图2 对比基于FBDOPV-CNTVT和文献中报道的一些结构的n-型OECTs器件的性能

图3 基于BDOPV型共轭聚合物的OECTs器件的测试表征

BDOPV型共轭聚合物具有低的LUMO能级，已经被应用于高性能n-型有机场效应晶体管（OFETs）。然而关于BDOPV骨架的n-型OECTs器件研究较少。阈值电压代表晶体管器件的开启电压，对于共轭聚合物，主要受LUMO能级的影响，LUMO能级越低，越有利于电子的注入，从而开启器件。氟原子和氰基的引入已经被证实有利于进一步降低LUMO能级，从而获得更低阈值电压的n-型OECTs器件。基于以上策略，作者通过在电子供体（TVT）部分引入氰基，在电子受体（BDOPV）部分引入氟原子，实现了获得具有超低阈值电压的n-型OECTs器件的目标（图3）。此外，FBDOPV-CNTVT的OECTs器件的品质因数μC*值达到了6.13 F cm^-1 V^-1 s^-1, 2000 s的操作稳定性达到了85%。

文章第一作者是华南理工大学博士研究生丁日庆和南方科技大学硕士研究生张夏格。华南理工大学的郭子豪副研究员、南方科技大学的冯奎副教授和韩国高丽大学的Han Young Woo教授为共同通讯作者。该研究也得到南方科技大学郭旭岗教授的支持和指导。该研究获得了国家自然科学基金、广州科技发展计划项目、中央高校业务费和发光材料与器件国家重点实验室（华南理工大学）的共同资助。

原文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202412181

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（责任编辑：xu）

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