通过打印和激光烧蚀实现碳基微加工有机电化学晶体管
应用物理
2025-07-30 v1
摘要
有机电化学晶体管（OECTs）是关键的生物电子器件，在神经形态、传感和柔性电子领域具有应用。然而，它们的微加工通常依赖于通过洁净室工艺制造的贵金属触点。在此，我们提出了一种用于无金属、柔性 OECTs 的高通量增材-减材微加工策略，使用可生物降解材料和室温加工。大尺寸特征的增材制造是通过挤出水分散性石墨烯油墨来制造电极触点，以及旋涂醋酸纤维素油墨以形成基底和封装层来实现的。结合飞秒激光烧蚀，该方法实现了具有低至 1 um 通道开口和低于 10 Ohm/sq 薄层电阻的独立式 OECTs 的微米级分辨率图案化。通过调整激光参数，我们展示了选择性和同时烧蚀策略，实现了水平、垂直和平面栅控 OECTs 以及互补 NOT 门反相器的制造。空气中的热降解研究表明，超过 80% 的器件质量在 360 deg C 以下分解，为器件处理提供了一条低能耗途径，并解决了电子废物的环境影响。该方法提供了一条无需洁净室和无需光刻的途径，用于快速原型制作高分辨率、可持续的有机电子器件，结合了材料循环性、工艺简单性和架构多功能性，适用于下一代生物电子应用。
引用
@article{arxiv.2507.22021,
title = {Carbon-based Microfabricated Organic Electrochemical Transistors Enabled by Printing and Laser Ablation},
author = {Alan Eduardo Avila Ramirez and Jessika Jessika and Yujie Fu and Gabriel Gyllensting and Marine Batista and David Hijman and Jyoti Shakya and Yazhou Wang and Wan Yue and Renee Kroon and Jiantong Li and Mahiar Max Hamedi and Anna Herland and Erica Zeglio},
journal= {arXiv preprint arXiv:2507.22021},
year = {2025}
}