У исследователей органической электроники есть излюбленный материал для работы: проводящий полимер PEDOT: PSS, который проводит как электроны, так и ионы. Дисплеи и транзисторы, изготовленные из этого полимера, имеют множество преимуществ, в том числе простоту и дешевизну в производстве, а также безопасность самого материала. Однако было трудно создать устройства, которые быстро переключаются при определенном напряжении, известном как «пороговое напряжение». Это приводит к тому, что до сих пор было трудно точно контролировать текущее состояние транзисторов или цветовое состояние дисплеев.
«Отсутствие какого-либо порога в характеристиках окислительно-восстановительного переключения PEDOT: PSS препятствует бистабильности и выпрямлению, характеристикам, которые позволили бы использовать пассивную матричную адресацию при отображении или функциональности памяти», — говорит Симоне Фабиано, старший преподаватель лаборатории органической электроники, LOE, который является основным автором статьи в Science Advances вместе с Негаром Сани из исследовательского института RISE Acreo.Более пяти лет назад в Лаборатории органической электроники возникла дикая идея: можно ли решить эту проблему, объединив электрохимию с сегнетоэлектричеством? Сегнетоэлектрические материалы состоят из диполей.
Один конец диполя имеет положительный заряд, а другой — отрицательный, и эти «сегнетоэлектрические» диполи вращаются, когда они подвергаются воздействию электрического поля сверх определенного порога.Заведующий лабораторией профессор Магнус Берггрен не мог дать покоя этой идее, и когда в декабре 2012 года он получил исследовательский грант от Фонда Кнута и Алисы Валленберг для бесплатного использования, это был один из рискованных проектов, которые он решил инвестировать. в.«Мы назвали исследование головокружительным исследованием, и вот результат.
Наша демонстрация доказывает, что по-настоящему ведущие исследования обычно требуют много времени и значительного терпения. Симоне Фабиано проделал здесь огромную работу и отказался сдаваться, когда другие сомневались. "говорит Магнус Берггрен.После многих лет упорных экспериментов Симоне Фабиано и его коллегам из Лаборатории органической электроники удалось нанести тонкий слой сегнетоэлектрического материала на один электрод в органических электрохимических устройствах и схемах.
«Толщина слоя определяет напряжение, при котором схема переключается или дисплей меняет цвет. Транзисторы больше не требуются в дисплеях: мы можем управлять ими попиксельно, просто через тонкий сегнетоэлектрический слой на электроде», — говорится в сообщении.
Симоне Фабиано.Исследовательская группа LOE показывает в статье, что «сегнетоэлектрохимия», комбинация сегнетоэлектричества и электрохимии, может использоваться в дисплеях в области печатной электроники и в органических транзисторах.
Однако ученые предполагают много других областей применения.«Сегнетоэлектрохимические компоненты можно легко интегрировать в матрицы памяти и в биоэлектронные приложения, просто чтобы привести пару примеров», — говорит Симоне Фабиано.
Технология защищена патентами.«Сегнетоэлектрохимии на самом деле не существует, но мы достигли успеха, используя эту комбинацию», — заключает Магнус Берггрен.