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工程团队开发新型的微型有机半导体罗美玲

时间：2022年11月02日

工程团队开发新型的微型有机半导体

场效应晶体管是现代电子产品的核心组成部分。使用有机半导体作为电流通道的有机场效应晶体管与诸如硅的无机对应晶体管相比具有挠性的优势。

OFET具有高灵敏度，机械柔韧性，生物相容性，性能可调性和低成本制造的优点，被认为在可穿戴电子产品，保形健康监测传感器和可弯曲显示器等新应用中具有巨大潜力

想象一下可滚动的电视屏幕向上; 或智能穿戴式电子设备和靠近身体穿着的衣服，以收集重要的身体信号以立即进行生物反馈；或由无害有机材料制成的微型机器人在体内工作，用于疾病诊断，目标药物运输，微型手术以及其他药物和治疗。

到现在为止，OFET的性能增强和批量生产的主要限制在于难以使其小型化。就产品的灵活性和耐用性而言，目前市场上使用OFET的产品仍处于原始形式。

香港大学机械工程学系的陈国梁博士领导的工程团队在开发交错结构单层有机场效应晶体管方面取得了重要突破，这为减少这种结构奠定了重要基础。 OFET的大小。该结果已发表在学术期刊《先进材料》上。该创新已获得美国专利。

该团队采用电极转移方法，该方法利用了超平单层表面的高表面能特性，无需任何界面层就可以“粘附”金属电极，就像孩子们喜欢的卡通贴纸一样。图片来源：香港大学

现在，科学家在减小OFET的尺寸方面面临的主要问题是，随着尺寸的减小，晶体管的性能将显着下降，部分原因是接触电阻的问题，即抵抗电流的界面电阻。当设备变小时，其接触电阻将成为显着降低设备性能的主要因素。

由Chan博士的团队创建的交错结构单层OFETs表现出创纪录的低归一化接触电阻40Ω-cm。与接触电阻为1000Ω-cm的传统设备相比，新设备在相同电流水平下运行时，可以节省96％的接触功耗。更重要的是，除了节省能源外，还可以大大减少系统中产生的过多热量，这是导致半导体故障的常见问题。

“基于我们的成就，我们可以进一步减小OFET的尺寸并将其推至亚微米级，与无机对应物兼容，同时仍可以有效发挥其独特的有机性能。这对于满足相关研究商业化的要求。” 陈医生说。

“如果灵活的OFET能够工作，那么许多传统的基于刚性的电子设备将转变为变得灵活和可折叠。这些未来的设备将在重量上大大减轻，并且生产成本低。”

显微镜下的金属电极转移过程。

补充说：“此外，鉴于它们的有机性质，它们更可能与先进的医学应用具有生物相容性，例如用于跟踪大脑活动或神经峰值感应的传感器，以及用于精确诊断与癫痫等脑部相关疾病的传感器。”

陈博士的团队目前正在与香港大学医学院的研究人员以及城大的生物医学工程专家合作，将小型OFETs集成到柔性电路中的聚合物微探针上，以便在不同外部刺激下在小鼠大脑中进行体内神经尖峰检测。他们还计划将OFETs整合到诸如导管之类的手术工具上，然后将其放置在动物的大脑中，以进行直接的大脑活动感应，从而定位大脑中的异常激活。

“我们的OFET提供了更好的信噪比。因此，我们希望在使用传统的裸电极进行传感之前，我们能够拾取一些无法检测到的微弱信号。”

“我们的目标是将应用研究与基础科学联系起来。我们的研究成果有望为OFET的研究和应用打开一片蓝海。我们相信，OFET的设置和成就现已为大面积显示背板和外科手术中的应用做好了准备。工具。” 陈博士总结说。