ラダー型共役ポリマーの有機電気化学トランジスタ性能に対する分子量の影響

要旨 有機電気化学トランジスタ（OECT）は、様々な高性能（バイオ）電子デバイス/回路の開発に期待が寄せられています。p型半導体に基づくOECTは近年、目覚ましい進展を遂げていますが、n型OECTは依然として低性能に悩まされており、電力効率の良い電子機器の開発を妨げています。本研究では、堅牢なラダー型n型ポリマーであるポリ（ベンゾイミダゾベンゾフェナントロリン）（BBL）の分子量をわずか1桁（4.9から51 kDa）調整することで、記録的な幾何正規化トランスコンダクタンス（g m,norm ≈ 11 S cm −1）と電子移動度 × 体積キャパシタンス（µC * ≈ 26 F cm −1 V −1 s −1）、迅速な時間応答（0.38 ms）、および低しきい電圧（0.15 V）を持つn型OECTの開発が可能であることを示しました。このOECT性能の向上は、高分子量BBLにおける分子間電荷輸送の効率が低分子量の対照品よりも優れていることに起因しています。OECTに基づく補完インバータも示され、最大100 V V −1の記録的な電圧利得と、供給電圧に応じた0.32 nWまでの超低消費電力が実現されました。これらのデバイスは、現在まで報告されている中で最良の1 V未満の補完インバータの一つです。この発見は、剛性有機混合イオン‐電子導体のOECT性能を最適化する上での分子量の重要性を示し、電力効率に優れた有機（バイオ）電子デバイスの新しい世代の扉を開きます。