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華南理工大學郭子豪課題組 AFM : 具有超低閾值電壓的n型有機電化學晶體管

2024-11-01 來源：高分子科技

圖1基于FBDOPV-CNTVT的超低閾值電壓的n-型有機電化學晶體管

近期，華南理工大學前沿軟物質學院郭子豪副研究員團隊通過雙吸電子策略合成了具有超低最低未占有分子軌道（LUMO）能級的共軛聚合物FBDOPV-CNTVT。以FBDOPV-CNTVT為活性層的有機電化學晶體管（OECTs）器件刷新了增強型n-型OECTs器件閾值電壓的新記錄（7.5 mV, 圖1-圖2）。超低閾值電壓對于降低OECTs器件的功耗和探測低電壓的生物-電子信號至關重要。該工作以“Ultra-Low Threshold Voltage in N-Type Organic Electrochemical Transistors Enabled by Organic Mixed Ionic-Electronic Conductors with Dual Electron-Withdrawing Substitutions”為題發(fā)表在《Adv. Funct. Mater.》上（Adv. Funct. Mater. Doi：10.1002/adfm.202412181）。

圖2 對比基于FBDOPV-CNTVT和文獻中報道的一些結構的n-型OECTs器件的性能

圖3 基于BDOPV型共軛聚合物的OECTs器件的測試表征

BDOPV型共軛聚合物具有低的LUMO能級，已經被應用于高性能n-型有機場效應晶體管（OFETs）。然而關于BDOPV骨架的n-型OECTs器件研究較少。閾值電壓代表晶體管器件的開啟電壓，對于共軛聚合物，主要受LUMO能級的影響，LUMO能級越低，越有利于電子的注入，從而開啟器件。氟原子和氰基的引入已經被證實有利于進一步降低LUMO能級，從而獲得更低閾值電壓的n-型OECTs器件。基于以上策略，作者通過在電子供體（TVT）部分引入氰基，在電子受體（BDOPV）部分引入氟原子，實現了獲得具有超低閾值電壓的n-型OECTs器件的目標（圖3）。此外，FBDOPV-CNTVT的OECTs器件的品質因數μC*值達到了6.13 F cm^-1 V^-1 s^-1, 2000 s的操作穩(wěn)定性達到了85%。

文章第一作者是華南理工大學博士研究生丁日慶和南方科技大學碩士研究生張夏格。華南理工大學的郭子豪副研究員、南方科技大學的馮奎副教授和韓國高麗大學的Han Young Woo教授為共同通訊作者。該研究也得到南方科技大學郭旭崗教授的支持和指導。該研究獲得了國家自然科學基金、廣州科技發(fā)展計劃項目、中央高校業(yè)務費和發(fā)光材料與器件國家重點實驗室（華南理工大學）的共同資助。

原文鏈接：https://doi.org/10.1002/adfm.202412181

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（責任編輯：xu）

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