電子科技大學&西北大學黃偉等人Nature Materials：對于拉伸應變不敏感的高度可拉伸有機電化學晶體管

導讀：

實現有機電子材料的高度可拉伸對于推動可穿戴器件的發展起著重要作用。其中，有機電化學晶體管由于其低驅動電壓，超高的離子靈敏度和優異的電流放大效應，引起研究人員的廣泛關注。但是，到目前為止，關于可拉伸有機電化學晶體管僅有極少量的工作報道。

成果掠影：

電子科技大學&西北大學黃偉教授等人通過設計合成一種兩親性的半導體聚合物（DPP-g2T），形成均勻的多孔薄膜，基于雙向預拉伸-釋放的方法，制備了一種對于應變不敏感的有機電化學晶體管。該器件在應變下仍然可以實現有效的電子和離子傳輸，保持較高的跨導和穩定的輸出特性曲線。基于以上特性，該有機電化學晶體管可以實現人體內心電圖和突觸信號的穩定放大，為可拉伸電子器件的設計和研究打開了一扇新的大門。

核心創新點：

采用結構化策略（多孔圖案），結合預拉伸-釋放的方法，制備了對應變不敏感的穩定可拉伸有機電化學晶體管。

數據概覽

圖1. DPP-2T和DPP-g2T的a）聚合物結構；b）循環伏安特性曲線；c）轉移特性曲線和跨導；d）制備方法；e）光學和掃描電鏡圖；f）跨導和源漏電流與門電壓的關系；g）基于h-DPP-g2T的有機電化學晶體管，頻率為0.25 Hz，門電壓在-0.6 V和0 V間切換的源漏電流變化圖（時長100分鐘）。

圖2. 對于d型和h型薄膜a） 60%假設斷裂應變的有限元分析；b）位于彈性體基底上，不同拉伸應變下的應力和模量有限元分析。c）通過SEM對于h-DPP-2T，d型和h型DPP-g2T的微裂紋分析。d）d型和h型DPP-g2T的跨導、e）歸一化跨導與應變關系圖。

圖3. a） psd-和psh-DPP-g2T的制備過程。b）上圖為psd -DPP-g2T在不同預拉伸（ε_pr）后的SEM；下圖為psd -DPP-g2在不同預拉伸（ε_pr）后，不同拉伸狀態下（ε）的SEM。c）上圖為psh -DPP-g2T在不同預拉伸（ε_pr）后的SEM；下圖為psd -DPP-g2在不同預拉伸（ε_pr）后，一次100%或140%應變循環后的SEM。

圖4. psh-DPP-g2T電化學晶體管預拉伸100%應變后，在橫向和縱向不同應變下的a）源漏電流、跨導與門電壓、應變的關系；b）跨導和源漏電流與應變的關系；c）跨導和源漏電流與循環次數的關系。d）psh-DPP-g2T電化學晶體管預拉伸150%應變后，跨導和源漏電流與應變的關系。

圖5. a） psh-DPP-g2T有機電化學晶體管在不同應變（0，30%，60%）下對于心電圖的檢測。b-g） 預拉伸100%的psh-DPP-g2T有機電化學晶體管在不同應變下（0，60%橫向，60%縱向）的突觸信號檢測。其b-d為雙重刺激。e-f為多重刺激。

成果啟示：

在不同應變下，信號的穩定傳輸對于器件的實際應用十分重要。作者通過設計合成新材料，采用結構化策略（多孔圖案），結合預拉伸-釋放的方法，制備了對應變不敏感的穩定器件。為了驗證穩定性，所制備的心電器件和突觸電流檢測器件在60%的橫向或縱向應變下均可以穩定輸出信號。

論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41563-022-01239-9

本文由iron-man供稿。