Semasa operasi transistor, saluran lubang terbentuk, manakala lapisan berganda elektrik teraruh kation
Penyelidik Universiti Kebangsaan Seoul telah membangunkan transistor pemancar cahaya organik elektrokimia voltan ultra rendah yang boleh melaksanakan pemprosesan isyarat, memori dan pancaran cahaya secara serentak dalam satu peranti semikonduktor. Dengan memperkenalkan penambah pengangkutan ion ke dalam saluran semikonduktor polimer pemancar cahaya, pasukan ini membolehkan pembentukan lapisan berganda elektrik pada antara muka elektrod saliran, membolehkan suntikan elektron yang cekap tanpa bergantung pada voltan tinggi atau doping jenis-n yang tidak stabil yang digunakan dalam pendekatan konvensional.
Hasilnya, peranti ini mengekalkan struktur lapisan aktif tunggal yang ringkas sambil mencapai operasi voltan rendah dan pancaran cahaya yang luas dan disematkan secara spasial, berserta fungsi pemprosesan isyarat neuromorfik.
Kerja ini diterbitkan dalam jurnal Nature Materials.
Elektronik boleh pakai sedang berkembang pesat melangkaui jam tangan pintar dan cermin mata pintar kepada platform mesra pengguna generasi akan datang, dengan pengembangan masa hadapan ke arah peranti pada kulit dan implan.
Khususnya, peranti boleh pakai pada kulit, bersama-sama dengan teknologi semikonduktor bersepadu yang menggabungkan fungsi penderiaan, pemprosesan isyarat, memori dan paparan dalam satu platform, dianggap sebagai teknologi pemboleh utama untuk penjagaan kesihatan generasi akan datang dan industri elektronik masa hadapan.
Baru-baru ini, elektronik yang boleh pakai telah maju melangkaui pengesanan bioisyarat mudah ke arah pemprosesan isyarat masa nyata dan visualisasi.
Walau bagaimanapun, sehingga kini, fungsi-fungsi ini biasanya dilaksanakan menggunakan peranti bersambung yang berasingan, menghasilkan struktur yang kompleks, komponen yang besar dan tegar, serta penggunaan tenaga yang tinggi. Oleh itu, penyepaduan pelbagai fungsi dalam seni bina peranti yang mudah telah menjadi satu cabaran utama.
1. Mengapa peranti semasa kekurangan
Transistor pemancar cahaya organik telah menarik perhatian sebagai calon yang berpotensi untuk elektronik boleh pakai generasi akan datang kerana ia boleh menggabungkan fungsi transistor dan diod pemancar cahaya dalam satu peranti.
Walau bagaimanapun, transistor organik konvensional dengan struktur elektrod sisi memerlukan voltan operasi tinggi 80 hingga 180 V kerana jarak yang jauh antara elektrod dan penghalang suntikan elektron yang besar.
Walaupun doping ion elektrokimia digunakan untuk menurunkan voltan operasi, lebih daripada 3.5 V masih diperlukan, dan zon pelepasan kekal sempit dan tidak stabil, mengehadkan penggunaan praktikal dalam paparan sebenar dan sistem elektronik boleh pakai pintar.
2. Bagaimana transistor baharu berfungsi
Pasukan penyelidikan telah membangunkan transistor pemancar cahaya organik elektrokimia voltan ultra rendah yang mengintegrasikan pemprosesan isyarat, memori dan pancaran cahaya dalam satu transistor organik.
Dengan memasukkan penambah pengangkutan ion ke dalam lapisan aktif untuk mendorong pembentukan lapisan berganda elektrik pada antara muka elektrod, pasukan memperkenalkan mekanisme baharu untuk suntikan elektron yang cekap tanpa bergantung pada voltan tinggi atau doping yang tidak stabil yang digunakan dalam pendekatan konvensional.
Ini membolehkan pancaran cahaya walaupun pada voltan < 3.5 V, yang sebelum ini dianggap terlalu rendah untuk operasi, sambil mengekalkan zon pancaran yang luas dan stabil.
Peranti ini juga mempamerkan ciri-ciri pemprosesan isyarat dan memori, dengan respons terkumpul di bawah rangsangan berulang dan dikekalkan dari semasa ke semasa, dan ditunjukkan selanjutnya dalam sistem paparan boleh pakai fleksibel yang dikuasakan oleh hanya dua bateri 1.5 V.
Kajian ini menunjukkan bahawa pancaran cahaya yang stabil dan fungsi pintar boleh dicapai secara serentak walaupun dalam seni bina lapisan aktif tunggal yang mudah, sekali gus meluaskan potensi transistor organik untuk aplikasi yang boleh dipakai.
3. Potensi kesan terhadap peranti boleh pakai
Kajian ini penting kerana ia mengintegrasikan pemprosesan isyarat, memori dan pancaran cahaya ke dalam satu peranti, sekali gus mengurangkan batasan sistem elektronik boleh pakai konvensional yang memerlukan berbilang komponen berasingan untuk dibuat dan saling berkaitan.
Khususnya, dengan turut menunjukkan tindak balas kumulatif dan retentif terhadap rangsangan input, ia menonjolkan potensi elektronik generasi akan datang yang boleh memproses maklumat dan memaparkan hasilnya dengan segera melalui cahaya.
Walaupun peranti boleh pakai konvensional menyukarkan pengguna untuk menyemak isyarat yang diukur dalam masa nyata semasa bergerak, teknologi ini menunjukkan pemantauan masa nyata dan penyampaian maklumat segera.
Ia dijangka akan diperluaskan kepada aplikasi seperti pemulihan, penjagaan pesakit kecemasan, pemantauan senaman, elektronik pada kulit dan penjagaan kesihatan pintar, dan mungkin berfungsi sebagai teknologi pemboleh utama untuk industri berkaitan.
Profesor Tae-Woo Lee telah menunjukkan daya saing penyelidikan yang terkemuka di dunia melalui penerbitan berturut-turut dalam Sains dan Alam Semula Jadi pada tahun 2026.
Kerja ini melangkaui peranti pemancar cahaya konvensional dengan mengintegrasikan pancaran cahaya, pemprosesan isyarat dan fungsi memori ke dalam peranti semikonduktor tunggal pada voltan rendah, membentangkan hala tuju baharu untuk elektronik boleh pakai pintar generasi akan datang.
Profesor Tae-Woo Lee, yang mengetuai kajian itu, berkata, "Kerja ini amat bermakna kerana ia menunjukkan bahawa semua fungsi boleh diintegrasikan dalam satu peranti semikonduktor, tanpa perlu membuat dan menyambungkan unit pemprosesan, memori dan paparan secara berasingan."
Beliau menambah, "Melangkah ke hadapan, kami merancang untuk terus membangunkan teknologi ini menjadi platform semikonduktor pada kulit yang boleh digunakan untuk kulit tiruan pintar dan penjagaan kesihatan yang boleh dipakai."
Teknologi ini juga penting kerana ia melangkaui semikonduktor pemancar cahaya konvensional dengan menunjukkan pelbagai fungsi dalam satu peranti semikonduktor voltan rendah.
Dalam erti kata lain, ia membentangkan hala tuju baharu untuk elektronik pintar yang boleh dipakai pada kulit yang membolehkan interaksi masa nyata antara manusia dan mesin.
Masa siaran: 22 Jun 2026