По време на работа на транзистора се образува дупков канал, докато катионно-индуциран електрически двоен слой
Изследователи от Националния университет в Сеул са разработили електрохимичен органичен транзистор, излъчващ светлина, с ултра ниско напрежение, който може едновременно да извършва обработка на сигнали, памет и излъчване на светлина в рамките на едно полупроводниково устройство. Чрез въвеждане на усилвател на йонния транспорт в канала на светоизлъчващия полимерен полупроводник, екипът е позволил образуването на двоен електрически слой на интерфейса на дрейновия електрод, позволявайки ефективно инжектиране на електрони, без да се разчита на високите напрежения или нестабилното n-тип легиране, използвани в конвенционалните подходи.
В резултат на това устройството поддържаше проста структура с един активен слой, като същевременно постигаше както работа с ниско напрежение, така и широко, пространствено закрепено излъчване на светлина, заедно с невроморфна функционалност за обработка на сигнали.
Работата е публикувана в списанието Nature Materials.
Носимата електроника бързо се развива отвъд смарт часовниците и смарт очилата към следващо поколение лесни за употреба платформи, с бъдещо разширяване към устройства за носене върху кожата и имплантируеми устройства.
По-специално, носимите върху кожата устройства, заедно с интегрирани полупроводникови технологии, които комбинират сензори, обработка на сигнали, памет и функции за показване в една платформа, се считат за ключови технологии за здравеопазване от следващо поколение и бъдещата електронна индустрия.
Съвсем наскоро носимата електроника е напреднала отвъд простото откриване на биосигнали към обработка и визуализация на сигнали в реално време.
Досега обаче тези функции обикновено се реализираха с помощта на отделни свързани устройства, което водеше до сложни структури, обемисти и твърди компоненти, както и до висока консумация на енергия. Следователно, интегрирането на множество функции в рамките на опростена архитектура на устройството се превърна в основно предизвикателство.
1. Защо настоящите устройства не са достатъчни
Органичните светоизлъчващи транзистори привлякоха вниманието като обещаващи кандидати за носима електроника от следващо поколение, тъй като могат да комбинират функции на транзистор и светодиод в едно устройство.
Конвенционалните органични транзистори със структура на страничен електрод обаче изискват високи работни напрежения от 80 до 180 V поради голямото разстояние между електродите и голямата бариера за инжектиране на електрони.
Дори когато се използва електрохимично йонно легиране за понижаване на работното напрежение, все още е необходимо повече от 3,5 V, а зоната на излъчване остава тясна и нестабилна, което ограничава практическата употреба в реални дисплеи и интелигентни носими електронни системи.
2. Как работи новият транзистор
Изследователският екип разработи електрохимичен органичен транзистор, излъчващ светлина, с ултра ниско напрежение, който интегрира обработка на сигнали, памет и излъчване на светлина в рамките на един органичен транзистор.
Чрез включване на усилвател на йонния транспорт в активния слой, за да се индуцира образуването на двоен електрически слой на границата на електрода, екипът въведе нов механизъм за ефективно инжектиране на електрони, без да се разчита на високите напрежения или нестабилното легиране, използвани в конвенционалните подходи.
Това позволи излъчване на светлина дори при напрежения < 3,5 V, считани преди за твърде ниски за работа, като същевременно се поддържа широка и стабилна зона на излъчване.
Устройството също така показва характеристики на обработка на сигнали и памет, като отговорите се натрупват при повтарящи се стимули и се запазват с течение на времето, и е допълнително демонстрирано в гъвкава носима дисплейна система, захранвана само от две 1,5 V батерии.
Това проучване показва, че стабилно излъчване на светлина и интелигентна функционалност могат да бъдат постигнати едновременно дори в проста архитектура с един активен слой, което значително разширява потенциала на органичните транзистори за носими приложения.
3. Потенциално въздействие върху носими устройства
Това проучване е важно, тъй като интегрира обработката на сигнали, паметта и излъчването на светлина в едно устройство, намалявайки ограниченията на конвенционалните носими електронни системи, които изискват изработката и свързването на множество отделни компоненти.
По-специално, като демонстрира и кумулативни и запомнящи се реакции на входни стимули, той подчертава потенциала на електрониката от следващо поколение, която може да обработва информация и незабавно да показва резултата чрез светлина.
Докато конвенционалните носими устройства затрудняват потребителите да проверяват измерените сигнали в реално време, докато се движат, тази технология насочва към наблюдение в реално време и незабавно предоставяне на информация.
Очаква се да бъде разширена до приложения като рехабилитация, спешна помощ за пациенти, наблюдение на упражнения, електроника за поставяне върху кожата и интелигентно здравеопазване и може да служи като ключова технология за свързани индустрии.
Професор Тае-У Лий демонстрира водеща в света конкурентоспособност в научните изследвания чрез последователни публикации в Science and Nature през 2026 г.
Тази работа надхвърля конвенционалните устройства, излъчващи светлина, като интегрира функционалности за излъчване на светлина, обработка на сигнали и памет в едно полупроводниково устройство с ниско напрежение, представяйки нова посока за интелигентна носима електроника от следващо поколение.
Професор Тае-У Лий, който ръководи изследването, каза: „Тази работа е особено значима, тъй като демонстрира, че всички функции могат да бъдат интегрирани в едно полупроводниково устройство, без да е необходимо отделно да се изработват и свързват процесорни, паметни и дисплейни устройства.“
Той добави: „В бъдеще планираме да доразвием тази технология в полупроводникова платформа за поставяне върху кожата, приложима за интелигентна изкуствена кожа и носими здравни грижи.“
Тази технология е важна и с това, че надхвърля конвенционалните светоизлъчващи полупроводници, демонстрирайки многофункционалност в едно-единствено нисковолтово полупроводниково устройство.
В този смисъл, тя представя нова насока за интелигентна носима електроника върху кожата, която позволява взаимодействие в реално време между хора и машини.
Време на публикуване: 22 юни 2026 г.