垂直有機電化學晶體管(vOECT)是一種新型的有機電化學晶體管。有機電化學晶體管(OECT)是一類以有機半導體為活性層的三端有源器件,溝道與電解質直接接觸,工作原理是利用電解液中的離子對活性聚合物通道進行電化學摻雜,從而將離子相關的信號轉化為電子信號。
有機電化學晶體管由柵極(G)、漏極(D)和源極(S)組成,是發展新一代有機電子傳感器的有效載體。電流密度、響應速度(開關速度)是有機電化學晶體管的重要性能參數,但目前平面有機電化學晶體管(cOECT)存在較慢的開關速度、較低的集成密度、較差的器件穩定性等,限制了其應用。
減少溝道(通道)長度是提高有機電化學晶體管響應速度的有效途徑。垂直結構有機電化學晶體管的溝道長度對應于電極之間絕緣層的厚度,與平面結構相比,更容易實現縮小并得到小尺寸的溝道。垂直有機電化學晶體管可分為p型垂直有機電化學晶體管、n型垂直有機電化學晶體管。
根據新思界產業研究中心發布的《
2025-2029年中國垂直有機電化學晶體管(vOECT)市場可行性研究報告》顯示,垂直有機電化學晶體管具有響應速度快、高跨導、高集成度、高穩定性、低功耗、生物相容、柔韌等特點,在高精度電生理傳感、多目標生化傳感、腦機接口、皮膚電子、生物傳感器、人工神經形態電子學、憶阻器陣列算存一體等領域具有廣闊應用空間。
垂直有機電化學晶體管已成為有機晶體管領域研發熱點之一,我國相關研究單位包括電子科技大學、西安交通大學、東華大學、云南大學、河南工業大學等。西安交通大學馬偉教授團隊設計了一種新型具有梯度雙連續結構(GIBS)的垂直有機電化學晶體管器件,并構筑了高性能人工神經,該人工神經具有生物相容性好、可化學調控等特點。
河南工業大學申報的基于垂直有機電化學晶體管的儲糧真菌毒素超高性能檢測研究項目、基于垂直有機電化學晶體管的新型超靈敏柔性生物傳感器研發與應用項目分別入選了2024年度省級科技研發計劃聯合基金(應用攻關類)項目受理清單、2025年度河南省重點研發專項擬立項項目公示清單。
新思界
行業分析人士表示,基于垂直結構的有機電化學晶體管具有響應速度快、集成度高、跨導值高、生物相容性好等優勢,在神經電子學、生物電子學、可穿戴設備等領域具有極大應用潛力。但作為新型結構,目前垂直有機電化學晶體管仍處于研發階段,仍存在制備工藝較復雜、技術不成熟等眾多問題。
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