Réponse de commutation dans les transistors électrochimiques organiques par diffusion ionique et transport électronique

La réponse de commutation dans les transistors électrochimiques organiques (OECT) est un effet de base dans lequel un courant transitoire se produit en réponse à une perturbation de tension. Ce phénomène a un impact important sur différents aspects de l'application des OECT, tels que les temps d'équilibrage, la dépendance de l'hystérésis aux taux de balayage et les propriétés synaptiques pour les applications neuromorphiques. Ici, nous établissons un modèle qui unit la diffusion ionique verticale et le transport électronique horizontal pour analyser la réponse temporelle du courant des OECT. Nous utilisons une combinaison d'outils comprenant un modèle analytique physique, une simulation avancée de dérive-diffusion en 2D, et la mesure expérimentale d'un OECT en poly(3-hexylthiophène) (P3HT). Nous montrons la réduction du modèle général à des équations simples dépendant du temps pour la concentration ionique/moyenne en trous à l'intérieur du film organique, qui produit une équation de conservation de Bernards-Malliaras couplée à une équation de diffusion. Nous fournissons une classification de base de la réponse transitoire à une impulsion de tension, et des effets d'hystérésis correspondants des courbes de transfert. La forme des transitoires est essentiellement liée au phénomène de contrôle principal, soit la diffusion verticale des ions lors du dopage et du dédopage, soit l'équilibrage du courant électronique le long de la longueur du canal.