有機電化學晶體管（OECT）及其電路得益于其超低的驅動電壓、低功耗、高跨導及生物相容性等優勢，廣泛應用于下一代智能傳感、生物電子、可穿戴電子和人工神經態電子領域。然而，當前基于常規平面結構的OECT尚存在一系列問題，包括較差的器件穩定性、較慢的電化學反應及開關速度、較低的集成密度和極差的N型器件性能，極大限制了其進一步發展與集成應用。

　　面對上述挑戰，研究團隊利用納米限域下離子偏移增強的新機制，采用一種獨創的垂直結構，實現了可大規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的驅動電壓下具有高于1 kA/cm2的電流密度、高達0.4 S的跨導、快于1 ms的開關速率及超過5萬次的穩定循環，在器件性能指標上全面超越了現有OECT。基于此，可進一步構建三維垂直堆疊的互補電路，在更小的單位尺寸上進一步提升電路集成密度；其具有在0.7 V驅動電壓下近150的電壓增益，遠高于當前報道的各類基于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雜的電路中。

　　該研究分別在P型及N型OECT中實現了跨導10多倍和近1000倍的指標提升，且將N型OECT中最高千次的循環穩定性提升到了5萬次以上，并實現了P/N型OECT在跨導、穩定性、開關速率、集成密度、制備成本及工藝可靠性方面的全面超越。

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