✖


Jump to content

Органический электрохимический транзистор

Органический электрохимический транзистор ( ОЕКТ ) представляет собой органическое электронное устройство, которое функционирует как транзистор . Ток, протекающий через устройство, контролируется обменом ионов между электролитом и каналом ОЕКТ, состоящим из органического проводника или полупроводника . [1] Обмен ионов осуществляется напряжением, приложенным к электроду затвора, который находится в ионном контакте с каналом через электролит. Миграция ионов между каналом и электролитом сопровождается электрохимическими окислительно-восстановительными реакциями, протекающими в материале канала. Электрохимическое окислительно-восстановительное состояние канала вместе с миграцией ионов изменяет проводимость канала в процессе, называемом электрохимическим легированием. OECT изучаются для применения в биосенсорах , биоэлектронике и недорогой электронике большой площади. OECT также можно использовать в качестве многобитных устройств памяти, имитирующих синаптические функции мозга. По этой причине OECT также можно исследовать как элементы нейроморфных вычислительных приложений.

Конструкция и механизм действия устройства ОЕКТ

[ редактировать ]

OECT состоят из полупроводниковой или даже тонкой пленки проводника (канала), обычно изготовленной из сопряженного полимера , который находится в непосредственном контакте с электролитом . [2] Электроды истока и стока устанавливают электрический контакт с каналом, а электрод затвора устанавливает электрический контакт с электролитом. Электролит может быть жидким, гелевым или твердым. В наиболее распространенной конфигурации смещения исток заземлен, а к стоку приложено напряжение (напряжение стока). Это вызывает протекание тока (ток стока) из-за электронного заряда (обычно дырок ), присутствующего в канале. Когда на затвор подается напряжение, ионы электролита инжектируются в канал и изменяют плотность электронного заряда, а следовательно, и ток стока. Когда напряжение на затворе снимается, инжектированные ионы возвращаются в электролит, а ток стока возвращается к исходному значению. Однако некоторые материалы каналов могут удерживать мигрировавшие ионы даже после снятия напряжения на затворе, что позволяет использовать их в качестве устройств памяти.

OECT обычно используют PEDOT:PSS в качестве материала канала и работают в режиме истощения . [3] Органический полупроводник PEDOT легирован p-типом сульфонатными анионами , присутствующими в PSS. [4] и, следовательно, PEDOT:PSS обладает высокой электронной проводимостью. Когда напряжение на затворе не подается, через канал с высокой проводимостью течет высокий ток стока, и говорят, что OECT находится во включенном состоянии.Когда на затвор подается положительное напряжение, катионы из электролита инжектируются в канал PEDOT:PSS, где они компенсируют отрицательный заряд сульфонат-анионов. Это приводит к электрохимическому восстановлению PEDOT из окисленного состояния в нейтральное состояние, что приводит к делегированию канала OECT. В этом случае говорят, что OECT находится в состоянии ВЫКЛ. [1] Также были описаны OECT с режимом накопления, основанные на собственных органических полупроводниках (например, p(g2T-TT)). [5] [6]

OECT отличаются от полевых транзисторов с электролитным затвором . В устройствах последнего типа ионы не проникают в канал, а накапливаются вблизи его поверхности (или вблизи поверхности диэлектрического слоя, когда такой слой нанесен на канал). [7] Это вызывает накопление электронного заряда внутри канала, вблизи поверхности. Напротив, в ОЭКТ ионы инжектируются в канал и изменяют плотность электронного заряда по всему его объему. В результате объемной связи между ионным и электронным зарядом OECT демонстрируют очень высокую крутизну . [8] наряду с выдающейся внутренней выгодой. [9] Недостатком OECT является то, что они медленные, поскольку ограничены медленной миграцией ионов в канал и из него. Однако микро-изготовленные OECT показывают время отклика порядка сотен микросекунд . [10] Точное моделирование OECT возможно с использованием модели дрейфа-диффузии. [11]

OECT были впервые разработаны в 80-х годах группой Марка Райтона. [12] В настоящее время они находятся в центре внимания интенсивных разработок приложений в биоэлектронике . [13] и в недорогой электронике большой площади . [14] Такие преимущества, как простота изготовления и миниатюризации, совместимость с недорогими методами печати, [15] [16] совместимость с широким спектром механических опор (включая волокна, [17] бумага, [18] пластик [19] и эластомер [20] ),и стабильность в водной среде привели к их использованию в различных приложениях в биосенсорах. [21] [22] Более того, их высокая крутизна делает OECT мощными усилительными преобразователями. [23] OECTs использовались для обнаружения ионов , [24] [25] нейротрансмиттеры , [9] метаболиты , [26] [27] ДНК , [28] патогенные организмы, [29] а также для исследования адгезии клеток , [30] измерить целостность барьерной ткани, [31] обнаружить эпилептическую активность у крыс, [32] и взаимодействуют с электрически активными клетками и тканями. [33] [34] [35]

[ редактировать ]

Ссылки

[ редактировать ]
  1. ^ Перейти обратно: а б Бернардс, Д.А.; Маллиарас, Г.Г. (16 октября 2007 г.). «Установившееся и переходное поведение органических электрохимических транзисторов». Передовые функциональные материалы . 17 (17). Уайли: 3538–3544. дои : 10.1002/adfm.200601239 . ISSN   1616-301X . S2CID   97447440 .
  2. ^ Зеглио, Эрика; Инганес, Олле (2018). «Активные материалы для органических электрохимических транзисторов» . Продвинутые материалы . 30 (44): 1800941. Бибкод : 2018AdM....3000941Z . дои : 10.1002/adma.201800941 . ISSN   1521-4095 . ПМИД   30022545 . S2CID   51699034 .
  3. ^ Оуэнс, Ройсин М.; Маллиарас, Джордж Г. (2010). «Органическая электроника на стыке с биологией». Вестник МРС . 35 (6). Издательство Кембриджского университета (CUP): 449–456. дои : 10.1557/mrs2010.583 . ISSN   0883-7694 .
  4. ^ А. Эльшнер, С. Кирхмейер, В. Левенич, У. Меркер и К. Рейтер, в PEDOT, Принципы и применение внутренне проводящего полимера (CRC Press, 2010), стр. 113-166.
  5. ^ Чо, Чон Хо; Ли, Джиюль; Ся, Ю; Ким, БонгСу; Он, Иён; Ренн, Майкл Дж.; Лодж, Тимоти П.; Дэниел Фрисби, К. (19 октября 2008 г.). «Ионно-гелевые диэлектрики затвора для печати низковольтных полимерных тонкопленочных транзисторов на пластике». Природные материалы . 7 (11). Спрингер Природа: 900–906. Бибкод : 2008NatMa...7..900C . дои : 10.1038/nmat2291 . ISSN   1476-1122 . ПМИД   18931674 .
  6. ^ Инал, Сахика; Ривней, Джонатан; Леле, Пьер; Ферро, Марк; Рамуз, Марк; Брендель, Йоханнес К.; Шмидт, Мартина М.; Телаккат, Мукундан; Маллиарас, Джордж Г. (13 октября 2014 г.). «Электрохимический транзистор с высокой крутизной в режиме накопления». Продвинутые материалы . 26 (44). Уайли: 7450–7455. Бибкод : 2014AdM....26.7450I . дои : 10.1002/adma.201403150 . ISSN   0935-9648 . ПМИД   25312252 . S2CID   205257151 .
  7. ^ Ким, Се Хён; Хон, Кихён; Се, Вэй; Ли, Гын Хён; Чжан, Сипей; Лодж, Тимоти П.; Фрисби, К. Дэниел (02 декабря 2012 г.). «Транзисторы с электролитным управлением для органической и печатной электроники». Продвинутые материалы . 25 (13). Уайли: 1822–1846 гг. дои : 10.1002/adma.201202790 . ISSN   0935-9648 . ПМИД   23203564 . S2CID   205247030 .
  8. ^ Ходаголи, Дион; Ривней, Джонатан; Сессоло, Микеле; Гурфинкель, Моше; Леле, Пьер; и др. (12 июля 2013 г.). «Органические электрохимические транзисторы с высокой крутизной» . Природные коммуникации . 4 (1). Springer Science and Business Media LLC: 2133. Бибкод : 2013NatCo...4.2133K . дои : 10.1038/ncomms3133 . ISSN   2041-1723 . ПМЦ   3717497 . ПМИД   23851620 .
  9. ^ Перейти обратно: а б Ферро, Летисия М.М.; Мерсес, Леандро; де Камарго, Дави Х.С.; Боф Буфон, Карлос К. (22 июля 2021 г.). «Органические электрохимические транзисторные хемосенсоры со сверхвысоким коэффициентом усиления на основе самоскрученных наномембран». Продвинутые материалы . 33 (29). Уайли: 2101518. Бибкод : 2021AdM....3301518F . дои : 10.1002/adma.202101518 . ISSN   0935-9648 . ПМИД   34061409 . S2CID   235269557 .
  10. ^ Ходаголи, Дион; Гурфинкель, Моше; Ставриниду, Элени; Леле, Пьер; Эрве, Тьерри; Санаур, Себастьян; Маллиарас, Джордж Г. (17 октября 2011 г.). «Высокоскоростные и плотные органические электрохимические транзисторные матрицы» . Письма по прикладной физике . 99 (16). Издательство AIP: 163304. Бибкод : 2011ApPhL..99p3304K . дои : 10.1063/1.3652912 . ISSN   0003-6951 .
  11. ^ Шимански, Марек; Ту, Дэю; Форххаймер, Роберт (2017). «Двумерное дрейфово-диффузионное моделирование органических электрохимических транзисторов». Транзакции IEEE на электронных устройствах . 64 (12): 5114–5120. Бибкод : 2017ITED...64.5114S . дои : 10.1109/TED.2017.2757766 . S2CID   28231599 .
  12. ^ Уайт, Генри С.; Киттлсен, Грегг П.; Райтон, Марк С. (1984). «Химическая дериватизация массива из трех золотых микроэлектродов с полипирролом: изготовление транзистора на основе молекул». Журнал Американского химического общества . 106 (18). Американское химическое общество (ACS): 5375–5377. дои : 10.1021/ja00330a070 . ISSN   0002-7863 .
  13. ^ Стракосас, Ксенофонт; Бонго, Мануэль; Оуэнс, Ройсин М. (7 января 2015 г.). «Органический электрохимический транзистор для биологического применения». Журнал прикладной науки о полимерах . 132 (15). Уайли: 41735. doi : 10.1002/app.41735 . ISSN   0021-8995 .
  14. ^ Нильссон, Д.; Робинсон, Н.; Берггрен, М.; Форххаймер, Р. (10 февраля 2005 г.). «Электрохимические логические схемы». Продвинутые материалы . 17 (3). Уайли: 353–358. Бибкод : 2005АдМ....17..353Н . дои : 10.1002/adma.200401273 . ISSN   0935-9648 . S2CID   135787001 .
  15. ^ Д. Нильссон, М. Х. Чен, Т. Куглер, Т. Ремонен, М. Армгарт и М. Берггрен, Adv. Матер. 14, 51 (2002).
  16. ^ Басирико, Л.; Косседду, П.; Скида, А.; Фрабони, Б.; Маллиарас, Г.Г.; Бонфиглио, А. (2012). «Электрические характеристики цельнополимерных электрохимических транзисторов, напечатанных на струйной печати». Органическая электроника . 13 (2). Эльзевир Б.В.: 244–248. дои : 10.1016/j.orgel.2011.11.010 . ISSN   1566-1199 .
  17. ^ Хамеди, Махьяр; Форххаймер, Роберт; Инганес, Олле (4 апреля 2007 г.). «К тканой логике из органических электронных волокон». Природные материалы . 6 (5). Спрингер Природа: 357–362. Бибкод : 2007NatMa...6..357H . дои : 10.1038/nmat1884 . ISSN   1476-1122 . ПМИД   17406663 .
  18. ^ Нильссон, Д (20 сентября 2002 г.). «Полностью органический датчик-транзистор, основанный на новой концепции электрохимического преобразователя, напечатал электрохимические датчики на бумаге». Датчики и исполнительные механизмы B: Химические вещества . 86 (2–3). Эльзевир Б.В.: 193–197. дои : 10.1016/s0925-4005(02)00170-3 . ISSN   0925-4005 .
  19. ^ Чжан, Шимин; Хубис, Элизабет; Жирар, Камилла; Кумар, Праджвал; ДеФранко, Джон; Чикойра, Фабио (2016). «Водоустойчивость и ортогональный рисунок гибких микроэлектрохимических транзисторов на пластике». Журнал химии материалов C. 4 (7). Королевское химическое общество (RSC): 1382–1385. дои : 10.1039/c5tc03664j . ISSN   2050-7526 .
  20. ^ Чжан, Шимин; Хубис, Элизабет; Томаселло, Гайя; Соливери, Гвидо; Кумар, Праджвал; Чикойра, Фабио (08 марта 2017 г.). «Создание растяжимых органических электрохимических транзисторов». Химия материалов . 29 (7). Американское химическое общество (ACS): 3126–3132. doi : 10.1021/acs.chemmater.7b00181 . ISSN   0897-4756 .
  21. ^ Чжан, Шимин; Чикойра, Фабио (2018). «Гибкие биосенсоры с автономным питанием». Природа . 561 (7724). ООО «Спрингер Сайенс энд Бизнес Медиа»: 466–467. Бибкод : 2018Natur.561..466Z . дои : 10.1038/d41586-018-06788-1 . ISSN   0028-0836 . ПМИД   30258144 . S2CID   52844636 .
  22. ^ Линь, Пэн; Ян, Фэн (21 ноября 2011 г.). «Органические тонкопленочные транзисторы для химического и биологического зондирования». Продвинутые материалы . 24 (1). Уайли: 34–51. дои : 10.1002/adma.201103334 . hdl : 10397/11453 . ISSN   0935-9648 . ПМИД   22102447 . S2CID   205242523 .
  23. ^ Ривней, Джонатан; Леле, Пьер; Сессоло, Микеле; Ходаголи, Дион; Эрве, Тьерри; Фиокки, Мишель; Маллиарас, Джордж Г. (02 октября 2013 г.). «Органические электрохимические транзисторы с максимальной крутизной при нулевом смещении затвора». Продвинутые материалы . 25 (48). Уайли: 7010–7014. Бибкод : 2013АдМ....25.7010Р . дои : 10.1002/adma.201303080 . ISSN   0935-9648 . ПМИД   24123258 . S2CID   205251741 .
  24. ^ Свенссон, Пер-Улоф; Нильссон, Дэвид; Форххаймер, Роберт; Берггрен, Магнус (17 ноября 2008 г.). «Схема датчика, использующая переключение проводимости на основе эталона в органических электрохимических транзисторах» . Письма по прикладной физике . 93 (20). Издательство AIP: 203301. Бибкод : 2008ApPhL..93t3301S . дои : 10.1063/1.2975377 . ISSN   0003-6951 .
  25. ^ Сессоло, Микеле; Ривней, Джонатан; Бандиелло, Энрико; Маллиарас, Джордж Г.; Болинк, Хенк Дж. (23 мая 2014 г.). «Ионоселективные органические электрохимические транзисторы». Продвинутые материалы . 26 (28). Уайли: 4803–4807. Бибкод : 2014AdM....26.4803S . дои : 10.1002/adma.201400731 . ISSN   0935-9648 . ПМИД   24862110 . S2CID   205255158 .
  26. ^ Чжу, Чжэн-Тао; Мабек, Джеффри Т.; Чжу, Чанчэн; Кэди, Натаниэль С.; Батт, Карл А.; Маллиарас, Джордж Г. (2004). «Простой транзистор из поли(3,4-этилендиокситиофена)/поли(стиролсульфоновой кислоты) для определения глюкозы при нейтральном pH». Химические коммуникации (13). Королевское химическое общество (RSC): 1556–1557. дои : 10.1039/b403327m . ISSN   1359-7345 . ПМИД   15216378 .
  27. ^ Тан, Хао; Ян, Фэн; Линь, Пэн; Сюй, Цзяньбинь; Чан, Хелен Л.В. (26 апреля 2011 г.). «Высокочувствительные биосенсоры глюкозы на основе органических электрохимических транзисторов с использованием электродов платинового затвора, модифицированных ферментом и наноматериалами». Передовые функциональные материалы . 21 (12). Уайли: 2264–2272. дои : 10.1002/adfm.201002117 . HDL : 10397/33050 . ISSN   1616-301X . S2CID   98742240 .
  28. ^ Линь, Пэн; Ло, Сяотэн; Синь, И-Мин; Ян, Фэн (27 июля 2011 г.). «Органические электрохимические транзисторы, интегрированные в гибкие микрофлюидные системы и используемые для определения ДНК без меток». Продвинутые материалы . 23 (35). Уайли: 4035–4040. Бибкод : 2011AdM....23.4035L . дои : 10.1002/adma.201102017 . hdl : 10397/11943 . ISSN   0935-9648 . ПМИД   21793055 . S2CID   205241505 .
  29. ^ Он, Ронг-Сян; Чжан, Мэн; Тан, Фей; Люнг, Полли Х.М.; Чжао, Син-Чжун; Чан, Хелен Л.В.; Ян, Мо; Ян, Фэн (2012). «Обнаружение бактерий с помощью органических электрохимических транзисторов». Журнал химии материалов . 22 (41). Королевское химическое общество (RSC): 22072. doi : 10.1039/c2jm33667g . hdl : 10397/12945 . ISSN   0959-9428 .
  30. ^ Линь, Пэн; Ян, Фэн; Ю, Цзиньцзян; Чан, Хелен Л.В.; Ян, Мо (20 августа 2010 г.). «Применение органических электрохимических транзисторов в клеточных биосенсорах». Продвинутые материалы . 22 (33). Уайли: 3655–3660. Бибкод : 2010AdM....22.3655L . дои : 10.1002/adma.201000971 . HDL : 10397/15450 . ISSN   0935-9648 . ПМИД   20661950 . S2CID   39442648 .
  31. ^ Джимисон, Лесли Х; Триа, Шеррин А.; Ходаголи, Дион; Гурфинкель, Моисей; Ланзарини, Эрика; Хама, Адель; Маллиарас, Джордж Г.; Оуэнс, Роуз М. (5 сентября 2012 г.). «Измерение целостности барьерной ткани с помощью органического электрохимического транзистора». Продвинутые материалы . 24 (44). Уайли: 5919–5923. Бибкод : 2012AdM....24.5919J . дои : 10.1002/adma.201202612 . ISSN   0935-9648 . ПМИД   22949380 . S2CID   22510220 .
  32. ^ Ходаголи, Дион; Ривней, Джонатан; Сессоло, Микеле; Гурфинкель, Моше; Леле, Пьер; Джимисон, Лесли Х.; Ставриниду, Элени; Эрве, Тьерри; Санаур, Себастьян; Оуэнс, Ройсин М.; Маллиарас, Джордж Г. (12 июля 2013 г.). «Органические электрохимические транзисторы с высокой крутизной» . Природные коммуникации . 4 (1). Springer Science and Business Media LLC: 1575. Бибкод : 2013NatCo...4.2133K . дои : 10.1038/ncomms3133 . ISSN   2041-1723 . ПМЦ   3717497 . ПМИД   23851620 .
  33. ^ Кампана, Алессандра; Крамер, Тобиас; Саймон, Дэниел Т.; Берггрен, Магнус; Бискарини, Фабио (2014). «Органические электрохимические транзисторы: электрокардиографическая запись с помощью соответствующего органического электрохимического транзистора, изготовленного на рассасывающемся биокаркасе» . Продвинутые материалы . 26 (23). Уайли: 3873. doi : 10.1002/adma.201470165 . ISSN   0935-9648 .
  34. ^ Леле, Пьер; Ривней, Джонатан; Лоньярет, Томас; Бадье, Жан-Мишель; Бенар, Кристиан; Эрве, Тьерри; Шовель, Патрик; Маллиарас, Джордж Г. (29 сентября 2014 г.). «Органические электрохимические транзисторы для клинического применения». Передовые материалы по здравоохранению . 4 (1). Уайли: 142–147. дои : 10.1002/adhm.201400356 . ISSN   2192-2640 . ПМИД   25262967 . S2CID   32442448 .
  35. ^ Яо, Чунлей; Ли, Цяньцянь; Го, Цзин; Ян, Фэн; Хсинг, И-Мин (31 октября 2014 г.). «Жесткие и гибкие органические электрохимические транзисторные матрицы для мониторинга потенциалов действия электрогенных ячеек». Передовые материалы по здравоохранению . 4 (4). Уайли: 528–533. дои : 10.1002/adhm.201400406 . ISSN   2192-2640 . ПМИД   25358525 . S2CID   28927047 .
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Organic_electrochemical_transistor&oldid=1171092755"
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 6d7ceee1f16c08d0d41a6cf831d88065__1692394920
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/6d/65/6d7ceee1f16c08d0d41a6cf831d88065.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Organic electrochemical transistor - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)