有機(jī)電化學(xué)晶體管（OECT）及其電路得益于其超低的驅(qū)動(dòng)電壓、低功耗、高跨導(dǎo)及生物相容性等優(yōu)勢(shì)，廣泛應(yīng)用于下一代智能傳感、生物電子、可穿戴電子和人工神經(jīng)態(tài)電子領(lǐng)域。然而，當(dāng)前基于常規(guī)平面結(jié)構(gòu)的OECT尚存在一系列問(wèn)題，包括較差的器件穩(wěn)定性、較慢的電化學(xué)反應(yīng)及開(kāi)關(guān)速度、較低的集成密度和極差的N型器件性能，極大限制了其進(jìn)一步發(fā)展與集成應(yīng)用。

　　面對(duì)上述挑戰(zhàn)，研究團(tuán)隊(duì)利用納米限域下離子偏移增強(qiáng)的新機(jī)制，采用一種獨(dú)創(chuàng)的垂直結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了可大規(guī)模制備的具有高度匹配P/N型性能的OECT。這種垂直型OECT（vOECT）在低于0.7 V的驅(qū)動(dòng)電壓下具有高于1 kA/cm2的電流密度、高達(dá)0.4 S的跨導(dǎo)、快于1 ms的開(kāi)關(guān)速率及超過(guò)5萬(wàn)次的穩(wěn)定循環(huán)，在器件性能指標(biāo)上全面超越了現(xiàn)有OECT。基于此，可進(jìn)一步構(gòu)建三維垂直堆疊的互補(bǔ)電路，在更小的單位尺寸上進(jìn)一步提升電路集成密度；其具有在0.7 V驅(qū)動(dòng)電壓下近150的電壓增益，遠(yuǎn)高于當(dāng)前報(bào)道的各類基于OECT的反相器。該vOECT還可以集成到振蕩器、各類邏輯門等更加復(fù)雜的電路中。

　　該研究分別在P型及N型OECT中實(shí)現(xiàn)了跨導(dǎo)10多倍和近1000倍的指標(biāo)提升，且將N型OECT中最高千次的循環(huán)穩(wěn)定性提升到了5萬(wàn)次以上，并實(shí)現(xiàn)了P/N型OECT在跨導(dǎo)、穩(wěn)定性、開(kāi)關(guān)速率、集成密度、制備成本及工藝可靠性方面的全面超越。

　　相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-022-05592-2