电子科技大学&西北大学黄伟等人Nature Materials：对于拉伸应变不敏感的高度可拉伸有机电化学晶体管

导读：

实现有机电子材料的高度可拉伸对于推动可穿戴器件的发展起着重要作用。其中，有机电化学晶体管由于其低驱动电压，超高的离子灵敏度和优异的电流放大效应，引起研究人员的广泛关注。但是，到目前为止，关于可拉伸有机电化学晶体管仅有极少量的工作报道。

成果掠影：

电子科技大学&西北大学黄伟教授等人通过设计合成一种两亲性的半导体聚合物（DPP-g2T），形成均匀的多孔薄膜，基于双向预拉伸-释放的方法，制备了一种对于应变不敏感的有机电化学晶体管。该器件在应变下仍然可以实现有效的电子和离子传输，保持较高的跨导和稳定的输出特性曲线。基于以上特性，该有机电化学晶体管可以实现人体内心电图和突触信号的稳定放大，为可拉伸电子器件的设计和研究打开了一扇新的大门。

核心创新点：

采用结构化策略（多孔图案），结合预拉伸-释放的方法，制备了对应变不敏感的稳定可拉伸有机电化学晶体管。

数据概览

图1. DPP-2T和DPP-g2T的a）聚合物结构；b）循环伏安特性曲线；c）转移特性曲线和跨导；d）制备方法；e）光学和扫描电镜图；f）跨导和源漏电流与门电压的关系；g）基于h-DPP-g2T的有机电化学晶体管，频率为0.25 Hz，门电压在-0.6 V和0 V间切换的源漏电流变化图（时长100分钟）。

图2. 对于d型和h型薄膜a） 60%假设断裂应变的有限元分析；b）位于弹性体基底上，不同拉伸应变下的应力和模量有限元分析。c）通过SEM对于h-DPP-2T，d型和h型DPP-g2T的微裂纹分析。d）d型和h型DPP-g2T的跨导、e）归一化跨导与应变关系图。

图3. a） psd-和psh-DPP-g2T的制备过程。b）上图为psd -DPP-g2T在不同预拉伸（ε_pr）后的SEM；下图为psd -DPP-g2在不同预拉伸（ε_pr）后，不同拉伸状态下（ε）的SEM。c）上图为psh -DPP-g2T在不同预拉伸（ε_pr）后的SEM；下图为psd -DPP-g2在不同预拉伸（ε_pr）后，一次100%或140%应变循环后的SEM。

图4. psh-DPP-g2T电化学晶体管预拉伸100%应变后，在横向和纵向不同应变下的a）源漏电流、跨导与门电压、应变的关系；b）跨导和源漏电流与应变的关系；c）跨导和源漏电流与循环次数的关系。d）psh-DPP-g2T电化学晶体管预拉伸150%应变后，跨导和源漏电流与应变的关系。

图5. a） psh-DPP-g2T有机电化学晶体管在不同应变（0，30%，60%）下对于心电图的检测。b-g） 预拉伸100%的psh-DPP-g2T有机电化学晶体管在不同应变下（0，60%横向，60%纵向）的突触信号检测。其b-d为双重刺激。e-f为多重刺激。

成果启示：

在不同应变下，信号的稳定传输对于器件的实际应用十分重要。作者通过设计合成新材料，采用结构化策略（多孔图案），结合预拉伸-释放的方法，制备了对应变不敏感的稳定器件。为了验证稳定性，所制备的心电器件和突触电流检测器件在60%的横向或纵向应变下均可以稳定输出信号。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41563-022-01239-9

本文由iron-man供稿。