基于晶体管的传感器具有灵敏度高、响应速度快、小型化等优点，在疾病检测和健康监测等领域具有广阔的应用前景。跨导（gm）反映了器件的放大能力及灵敏度，是评价传感器性能的重要指标。为了提高跨导，通常采取的优化策略是增大器件尺寸（例如，沟道宽度（W）等）。然而，在生物传感器尤其是体内传感中，尺寸不宜过大，减小器件尺寸对于最大限度减少组织损伤至关重要。因此，综合考虑器件尺寸与gm，才能准确评价生物传感器的性能。他们提出面积归一化跨导（gm,A，gm,A = gm/WL）可以作为更全面评估晶体管生物传感器性能的指标。
近年来，有机电化学晶体管（OECT）因其高gm、低工作电压和良好的生物相容性受到广泛关注。然而，n型OECT的性能和稳定性远远落后于p型OECT，限制了其在互补逻辑电路和生物传感器中的应用。尽管通过分子设计可有效提高材料性能，但未能解决器件稳定性差的难题，且设计合成新的高分子往往需要复杂的合成步骤和高昂的成本。因此，亟需开发一种简单通用的方法来提高OECT器件的性能及稳定性，促进其在生物传感中的应用。
图4. BBL纤维OECT传感器的工作原理及性能
图5. 纤维互补逻辑电路示意图及其性能
这项工作实现了在超稳定纤维有机电化学晶体管加工策略上的突破，并展示了该器件在生物传感器及逻辑电路方面的应用。该工作以“Ultrastable N-Type Semiconducting Fiber Organic Electrochemical Transistors for Highly Sensitive Biosensors”题发表在《Advanced Materials》上，博士后王秀博士是本文第一作者，张志副研究员和雷霆研究员是本文的通讯作者。
本文感谢香港浸会大学Shu-Jen Wang教授的帮助。该工作得到了国家自然科学基金，国家重点研发计划项目，北京大学高性能计算平台，北京大学化学与分子工程学院分子材料与纳米加工实验室（MMNL）仪器平台，上海同步辐射光源等的支持。
原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202400287
课题组介绍
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- 浙江大学高超教授等 AFM：面向极端热管理的双向高导热且结构超稳定的石墨烯基厚膜 2024-03-23
- 半导体所王丽丽研究员《Adv. Sci.》：柔性、超稳定、可拉伸传感集成智能手套对手势识别 2023-09-10
- 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
- KAUST Sahika Inal/王亚洲等 Nat. Rev. Mater. 综述：有机电化学晶体管新进展 2024-03-01
- 北大雷霆课题组《Nat. Commun.》：提出“掺杂态调控”实现有机电化学晶体管性能突破 2022-10-27
- 西安工程大学刘呈坤教授团队 Nano Energy：具有高灵敏度和良好的循环稳定性的纤维基可视化应变传感器及其应用 2024-10-04
