چکیده
علی رغم توجهات اخیر به ترانزیستورهای الکتروشیمیایی ارگانیک (OECTs) به عنوان سنسورهای بیولوژیکی و شیمیایی، دانش اندکی درمورد نقشی که پارامترهای مواد و معماری در مشخص کردن عملکرد سنسور بازی می کنند، وجود دارد. ما از مدل سازی عددی برای برقراری قوانین طراحی در دو رژیم عملیاتی استفاده می کنیم. یافتیم که برای عملیات به صورت یک مبدل یون به الکترون، پاسخ OECT با استفاده از یک الکترود گیت که بسیار بزرگتر از کانال می باشد یا با استفاده از الکترود گیت قطبش ناپذیر، حداکثر شده است. بهبود رسانایی پلیمر و استفاده از یک هندسه ی کانال که عرض و ضخامت کانال را بیشینه و طول کانال را کمینه می کند، به افزایش پاسخ کمک می نماید. برای عملیات به صورت سنسور الکتروشیمیایی، حساسیت در OECTs با الکترودهای گیتی که کوچکتر از کانال هایشان هستند، حداکثر می شود. حساسیت می تواند با افزایش تحرک حامل شارژ و ظرفیت به ازای هر واحد سطحِ پلیمر رسانا و همچنین توانایی آن برای مورد نفوذ قرار گرفتن از طرف یون های الکترولیت، بهبود یابد. یک هندسه ی کانال که عرض کانال را حداکثر و طول کانال را حداقل کند نیز حساسیت را بهبود می بخشد.
دیباچه
در دو دهه ی گذشته، نیمه رساناهای ارگانیک توجه بسیاری را به خاطر کاربردهای بالقوه در فناوری های الکترونیک کم هزینه ی متعددی جلب کرده اند. یکی از روندهای اخیر در این حوزه شامل استفاده از دستگاه های نیمه رسانای ارگانیک در کاربردهای سنسوری است. ترانزیستورهای الکترومشیمیایی ارگانیک در این حوزه از توجه خاصی بر خوردار هستند (OECTs به عنوان ترانزیستورهای پلیمر رسانا نیز شناخته می شوند). در ابتدا بوسیله ی رایتون و همکارانش در دهه ی هشتاد گزارش داده شد که این دستگاه ها توجهی جدید را به خود جذب کرده اند، به طور خاص همانند سنسورها برای شناسایی تحلیل های بیولوژیکی و شیمیایی. یک OECT متشکل از کانال پلیمر رسانا در تماس با یک الکترولیت که دارای الکترود گیت غرق شده در آن می باشد، می شود (شکل 1).
پولی (3,4-ethylenedioxythiophene) که با پولی دوپ شده است (styrene sulfonate)، یک نیمه رسانای ارگانیک نوع p است که با افزودن ناخالصی فاسد شده است، به عنوان یک پلیمر رسانا برای انتخاب در OECTs ظهور کرده است. این مسئله به خاطر در دسترس بودن تجاری PEDOT:PSS است، می تواند در لایه های نازک محلول پردازش شود، این موضوع لایه هایی که در محدوده ی وسیع pH پایدار هستند را نتیجه می دهد و دارای رسانایی بالایی می باشد که اجازه ی تولید نه تنها کانال بلکه همچنین منبع، تخلیه و الکترودهای گیت از ماده ای یکسان را می دهد. OECTs در ولتاژ پایین عمل می کند که آنها را با شناسایی در محیط های آبگین سازگار می نماید. آنها می توانند با کانال های میکرو سیالی در راهی ساده مینیاتوریزه و ادغام شوند که آنها را گزینه هایی نوید بخش برای کاربردهای آزمایشگاه روی یک تراشه می کند. در نهایت، مدارهای ساده ای که شرایط سیگنال را فراهم کرده و حساسیت را بهبود می بخشند، می توانند ساخته شوند.
این مقاله در نشریه وایلی منتشر شده و ترجمه آن با عنوان ترانزیستورهای الکتروشیمیایی در سایت ای ترجمه به صورت رایگان قابل دانلود می باشد. جهت دانلود رایگان مقاله فارسی و انگلیسی روی عنوان فارسی (آبی رنگ) کلیک نمایید.
منبع:
Optimization of Organic Electrochemical Transistors for Sensor Applications
