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華南理工大學(xué)郭子豪課題組 AFM : 具有超低閾值電壓的n型有機(jī)電化學(xué)晶體管
2024-11-01  來(lái)源：高分子科技

圖1基于FBDOPV-CNTVT的超低閾值電壓的n-型有機(jī)電化學(xué)晶體管


  近期，華南理工大學(xué)前沿軟物質(zhì)學(xué)院郭子豪副研究員團(tuán)隊(duì)通過(guò)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(jí)的共軛聚合物FBDOPV-CNTVT。以FBDOPV-CNTVT為活性層的有機(jī)電化學(xué)晶體管（OECTs）器件刷新了增強(qiáng)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(duì)于降低OECTs器件的功耗和探測(cè)低電壓的生物-電子信號(hào)至關(guān)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(duì)比基于FBDOPV-CNTVT和文獻(xiàn)中報(bào)道的一些結(jié)構(gòu)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(cè)試表征


  BDOPV型共軛聚合物具有低的LUMO能級(jí)，已經(jīng)被應(yīng)用于高性能n-型有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管（OFETs）。然而關(guān)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(kāi)啟電壓，對(duì)于共軛聚合物，主要受LUMO能級(jí)的影響，LUMO能級(jí)越低，越有利于電子的注入，從而開(kāi)啟器件。氟原子和氰基的引入已經(jīng)被證實(shí)有利于進(jìn)一步降低LUMO能級(jí)，從而獲得更低閾值電壓的n-型OECTs器件；谝陨喜呗裕髡咄ㄟ^(guò)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(shí)現(xiàn)了獲得具有超低閾值電壓的n-型OECTs器件的目標(biāo)（圖3）。此外，FBDOPV-CNTVT的OECTs器件的品質(zhì)因數(shù)μC*值達(dá)到了6.13 F cm-1 V-1 s-1, 2000 s的操作穩(wěn)定性達(dá)到了85%。


  文章第一作者是華南理工大學(xué)博士研究生丁日慶和南方科技大學(xué)碩士研究生張夏格。華南理工大學(xué)的郭子豪副研究員、南方科技大學(xué)的馮奎副教授和韓國(guó)高麗大學(xué)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(xué)郭旭崗教授的支持和指導(dǎo)。該研究獲得了國(guó)家自然科學(xué)基金、廣州科技發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目、中央高校業(yè)務(wù)費(fèi)和發(fā)光材料與器件國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（華南理工大學(xué)）的共同資助。


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

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