Успех в органической электронике

25 июля 2018 г., 17:35

Исследователи из Лаборатории органической электроники Университета Линчёпинга (Швеция), разработали первые в мире комплементарные электрохимические логические схемы, которые могут долгое время работать в воде. Это очень важный прорыв в развитии биоэлектроники.

Первые печатные органические электрохимические транзисторы были представлены исследователями в LiU еще в 2002 году, и исследования с тех пор быстро развивались. Несколько органических электронных компонентов, таких как светоизлучающие диоды и электрохромные дисплеи, уже имеются в продаже.

До сих пор доминирующим материалом был PEDOT:PSS (поли(3,4-этилендиокситиофен) полистирен сульфонат), представляющий собой материал p-типа, в котором носителями заряда являются дырки. Для построения эффективных электронных компонентов необходим комплементарный материал n-типа, в котором носителями заряда являются электроны.

Трудно найти достаточно стабильный полимерный материал, который может работать в водных средах и в котором длинные полимерные цепи могут выдерживать высокий ток при легировании материала.

В статье в научном журнале Advanced Materials Симон Фабиано (Simone Fabiano), руководитель исследования в группе «Органическая наноэлектроника» в Лаборатории органической электроники, представляет вместе со своими коллегами проводящий материал n-типа, в котором структура лестничного типа полимерной основы сохраняют стабильность и выдерживает большой ток при легировании. Одним из примеров является BBL, поли(бензимидазобензофенантролин), материал, часто используемый в исследованиях солнечных элементов.

Постдокторант Хенда Сан (Hengda Sun) нашел способ создания толстых пленок материала. Чем толще пленка, тем больше проводимость.
«Мы использовали распылительное покрытие для производства пленок толщиной до 200 нм, которые могут достигать чрезвычайно высокой проводимости», - сказал Симон Фабиано.

Этот метод также может быть успешно использован вместе с печатной электроникой на больших поверхностях.

Хенда Сан также показал, что цепи функционируют в течение длительного времени, как в присутствии кислорода, так и в воде.

«Это может показаться на первый взгляд небольшим шагом вперед в специализированной области, но его важность заключается в том, что он имеет серьезные следствия для многих приложений. Теперь мы можем построить дополнительные логические схемы - инверторы, датчики и другие компоненты – которые работают во влажном окружении», - говорит Симон Фабиано.

«В логических схемах, которые основаны исключительно на электрохимических транзисторах p-типа, необходимы резисторы. Они довольно громоздки, и это ограничивает приложения, которые могут быть реализованы. С материалом n-типа в нашем наборе инструментов мы можем создавать дополнительные схемы, которые занимают доступное пространство гораздо эффективнее, поскольку в логических схемах резисторы больше не требуются», - говорит Магнус Берггрен (Magnus Berggren), профессор органической электроники и руководитель лаборатории органической электроники.

Прменения органических компонентов включают в себя логические схемы, которые могут быть напечатаны на текстиле или бумаге, различные типы дешевых датчиков, нежесткие и гибкие дисплеи и, не в последнюю очередь, огромную область биоэлектроники. Полимеры, которые проводят ионы и электроны, являются мостиком между ионно-проводящими системами в теле и электронными компонентами, например, датчиками.

Успех в органической электронике