混合离子-电子导体中的局部多模态动力学及其在有机电化学晶体管运行中的指纹特征
材料科学
2026-01-09 v1 软凝聚态物质
应用物理
摘要
混合离子-电子导体中存在移动离子、电子电荷与聚合物基质之间的紧密耦合相互作用，从而产生跨越电学、力学和形态学转变的复杂多模态响应。这些材料是有机电化学晶体管的基础，后者将此类相互作用转化为用于生物电子学、神经形态计算和存储器应用的低压信号放大与传感。尽管 OECT 居于核心地位，但其电流-电压转移特性通常仅作唯象处理，因为局部多模态动力学及其与全局器件响应的联系仍未得到解决。在此，我们发现转移曲线编码了一系列空间局域化的电化学转变级联，每一阶段都伴随着电导率、刚度与形态的显著变化，从根本上将其重新定义为器件内部状态的空间分辨指纹。使用自动化的 operando 多模态液相扫描介电显微镜，我们直接映射了这些动力学，并确定了控制源极、沟道与漏极之间相互作用的区域特异性电化学阈值。我们发现，局部探针-样品静电引力可作为混合导体中耦合多模态动力学的卓越机制可观测量。一个基于物理的模型将其与一般的材料、界面及几何参数相关联，从而实现机制解释与预测性见解。我们的工作为探究和理解离子-电子耦合系统中的混合传导提供了一个新框架。
引用
@article{arxiv.2601.05179,
title = {Local Multimodal Dynamics in Mixed Ionic-Electronic Conductors and Their Fingerprints in Organic Electrochemical Transistor Operation},
author = {Shubham Tanwar and Han-Yan Wu and Chi-Yuan Yang and Ruben Millan-Solsona and Simone Fabiano and Adrica Kyndiah and Gabriel Gomila},
journal= {arXiv preprint arXiv:2601.05179},
year = {2026}
}