穩定的有機場效應電晶體是低成本,大面積的柔性電子產品的重要基礎
想象一下功能強大,可靠且最重要的是價格可承受的可摺疊智慧手機或可捲動平板裝置。
裝置穩定性仍然是柔性有機電子產品面臨的最大挑戰之一,保持潛在的改變生命的發明(用於監視受傷手臂的癒合的智慧繃帶,柔性透明太陽能電池或可方便地捲成筆的智慧平板電腦),兩者都很昂貴並經常停留在原型階段。
研究柔性電子學基礎科學的Jurchescu表示,這些發現可能會增強許多可為物聯網做出貢獻的現實世界應用程式的範圍和有效性。
她說:"您可以將這些裝置放置在幾乎所有物體上,可滾動顯示的塑膠上,保形的生物醫學應用中以及可穿戴電子裝置的織物上。" "因為我們現在可以以較低的成本製造它們,所以我們可以考慮以前從未考慮過的電子裝置和功能,這將改善我們的生活質量,並應對可持續性和環境等重大挑戰。"
例如,於爾切斯庫(Jurchescu)的實驗室一直在與威克森林醫學院合作設計一種類似於人體組織的裝置,該裝置可以在癌症治療期間檢測輻射水平。
《Nature Communications》的文章解釋了這項新的研究成果:"抑制在空氣中執行的高效能溶液處理的有機電晶體中的偏置應力退化",對有機場效應電晶體進行了測試,這是顯示器和積體電路的基本單元。Iqbal使用了各種成分和配置的電晶體來複制電壓驅動的顯示技術,例如智慧手機和平板電腦中發現的那些技術。通常,當在連續操作過程中施加電壓時,此類技術會隨著時間的流逝而退化。
但是,當使用該路徑時,Wake Forest科學家旨在保持電晶體穩定,因此該裝置始終保持穩定,閾值電壓漂移可低至0.1伏。
於爾切斯庫說,這一發現可以幫助許多柔性電子應用從原型變為現實。
她說:"我們解決了一個重要問題,除了提高技術吸引力外,它還幫助我們瞭解了有機裝置的物理原理。" "我們的科學使他人能夠開發出更可靠的產品,更好的產品。"
應用例項:醫療應用的無源輻射劑量計
放射療法是最普遍的癌症治療方法之一,但是在靶標周圍的健康組織中由周圍束引起的惡性腫瘤風險很高。因此,能夠準確地測量暴露劑量是患者護理的關鍵方面。這裡介紹了一種基於有機場效應電晶體(RAD-OFET)的放射線檢測器,它是一種體內劑量計,可以直接放置在患者的面板上,以實時驗證所輸送的劑量並確保附近區域可以接受接受低劑量治療。該裝置減少了當前技術在逼近患者體內的劑量分佈時所面臨的誤差,對與放射治療程式相關的劑量敏感,並且在整合到保形的大面積電子裝置中時非常堅固。
基於有機電晶體RAD-OFET的靈活的大面積輻射劑量計。
a)放射治療期間在病人身上放置RAD-OFET的示意圖,b)單個RAD-OFET感測元件的結構,以及c)在大光子範圍內人體組織和有機半導體的質量衰減係數的比較用於成像和癌症治療的能量。
在柔性基板上的OFET輻射感測器。
a)在PET / ITO基板上的一系列diF‐TES ADT OFET器件的照片。b)I D與V GS的平方根,說明閾值電壓隨劑量的變化。該器件的幾何形狀為L = 80 µm和W = 1000 µm。c)對於不同的有效V GS,重複彎曲週期後RAD‐OFET的靈敏度(每個點是樣本大小的平均值n = 12)。插圖顯示了計算機控制的彎曲裝置的示意圖。