Los transistores electroquímicos orgánicos (OECT) son una clase emergente de transistores basados ​​en materiales superconductores orgánicos conocidos por su capacidad para modular la corriente eléctrica en respuesta a pequeños cambios en el voltaje aplicado a su electrodo de puerta.Al igual que otros productos electrónicos basados ​​en semiconductores orgánicos, estos transistores podrían ser prometedores para el desarrollo de diversas tecnologías portátiles y inspiradas en el cerebro.

Los OECT tienen varias ventajas notables, incluidas capacidades prometedoras de amplificación y detección.voltajes de conducción bajos y una estructura versátil.A pesar de estas ventajas, se ha descubierto que la mayoría de los OECT convencionales desarrollados hasta ahora presentan varias limitaciones, incluida una estabilidad limitada y procesos redox lentos, que pueden afectar significativamente su rendimiento.

Investigadores de la Universidad Northwestern describieron recientemente una nueva estrategia para fabricar OECT de alta densidad y mecánicamente flexibles.Su enfoque propuesto, esbozado en unpapelenElectrónica de la naturaleza, se utilizó para crear varios componentes electrónicos basados ​​en matrices y circuitos OECT.

"Los transistores electroquímicos orgánicos (OECT) se pueden utilizar para crear biosensores, dispositivos portátiles y sistemas neuromórficos", escribieron en su artículo Jaehyun Kim, Robert M. Pankow y sus colegas.

"Sin embargo, las restricciones en los micro y nanopatrones de semiconductores orgánicos, así como las irregularidades topológicas, a menudo limitan su uso en circuitos integrados monolíticamente. Mostramos que los micropatrones de semiconductores orgánicos mediante exposición a haces de electrones se pueden utilizar para crear alta densidad.(hasta alrededor de 7,2 millones de OECT por cm2^{) y circuitos y conjuntos OECT verticales mecánicamente flexibles".}Para fabricar sus matrices OECT, Kim, Pankow y sus colegas expusieron primero películas semiconductoras orgánicas de canales p y n a un haz directo de electrones.

Este método, conocido comolitografía por haz de electrones(eBL), les permitió producir un patrón en las películas semiconductoras sin emplear máscaras ni disolventes químicos que pudieran dañar los materiales.Esto hizo que las películas fueran electrónicamente inactivas (es decir, aislantes) sin afectar su capacidad para conducir iones.

Las películas modeladas resultantes de este proceso eran ultrapequeñas y de alta densidad, al tiempo que presentaban regiones de canales conductores bien definidas.Además, la estrategia eBL empleada por los investigadores permitió la integración multicapa efectiva de estructuras OECT en matrices y circuitos.

"Los electrones energéticos convierten el área expuesta del semiconductor en un aislante electrónico al tiempo que conservan la conductividad iónica y la continuidad topológica con las áreas no expuestas activas redox esenciales para la integración monolítica", escribieron Kim, Pankow y sus colegas en su artículo."El resultado p- ytipo nLas matrices verticales de matriz activa OECT exhiben transconductancias de 0,08â1,7âS, tiempos transitorios de menos de 100âμs y propiedades de conmutación estables de más de 100.000 ciclos".

Para demostrar aún más el potencial de su estrategia de fabricación, los investigadores la utilizaron con éxito para crear varios circuitos lógicos apilados verticalmente basados ​​en sus OECT, incluidas las puertas NOT, NAND y NOR.Se descubrió que los circuitos que crearon funcionaban notablemente bien y al mismo tiempo mantenían una excelente estabilidad operativa.

En el futuro, este estudio reciente podría informar el desarrollo de enfoques similares para aumentar la estabilidad y el rendimiento de los circuitos OECT.Además, la nueva estrategia de exposición a rayos electrónicos que introdujo podría facilitar la fabricación escalable de OECT, contribuyendo a su integración en dispositivos electrónicos.

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