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STEFAN DILLER/SCIENCE SOURCE
有机半导体（https://spectrum.ieee.org/topic/semiconductors/）是用于许多柔性显示器和传感器的通用材料。这种材料通常由导电碳基聚合物制成，可以弯曲和折叠，但与传统电子产品相比，它们往往会迅速降解。这些有机半导体可用于弯曲的生物传感器和其他消费设备，包括可穿戴设备、智能标签（https://spectrum.ieee.org/smart-tags-add-touch-controls-to-ordinary-objects）、电子纺织品；然而，它们昂贵且难以制造，并且需要高昂的环境成本。
位于斯德哥尔摩的KTH皇家理工学院和斯德哥尔摩大学的研究人员发现，将有机半导体与聚苯乙烯（一种常见的廉价塑料，用于花生包装、泡沫食品包装和DVD盒等消费品）混合，可以提高半导体的电性能，同时只需使用六分之一的有机材料。
KTH皇家理工学院副教授Anna Herland表示，有机生物电子学“提供了新的可能性，但今天它们并不那么容易制造”。 “值得注意的是，当我们加入这种绝缘材料时，我们创造了一种性能更好的混合物。” 减少半导体材料的数量也使由此产生的电子设备更具可持续性。研究人员于3月3日在《先进材料》杂志上发表了这一发现（https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202302624）。
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更换半导体材料
斯德哥尔摩大学助理教授Erica Zeglio表示，用于生物电子设备的高质量有机材料旨在传导离子和电子，目前是在复杂的过程中合成的，包括几个纯化步骤和有毒物质。

与此同时，聚苯乙烯——添加到半导体中的塑料Zeglio和Herland——是大规模商业生产的，成本很低。Zeglio表示：“我们正在朝着可以取代硅等标准半导体的新技术迈进。”
与传统电子产品相比，有机半导体也往往具有有限的耐用性；随着时间的推移，器件劣化并且漏极电流下降。受其他在不同类型电子设备中这样做的研究人员的启发（https://www.nature.com/articles/nmat4626），研究人员决定添加一种绝缘材料来解决这个问题。他们起初怀疑这种方法是否有效，但发现混合材料确实提高了稳定性。操作60分钟后，混合材料保留了77%的初始漏极电流，而纯半导体保留了12%。
Herland希望这一发现能激励其他研究人员考虑使用新材料。她说：“这种方法可以让他们尝试那些因为不够稳定而丢弃的材料。”
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改进的性能
令人惊讶的是，用绝缘体稀释半导体材料的电性能也是未稀释半导体的三倍。这种性能是通过一种指标来衡量的，该指标考虑了两个因素：电子传导的速度和给定体积中可以储存多少离子。

Herland说，与许多其他依赖于界面上电荷积累的晶体管不同，“这种材料在大部分材料中具有电子和离子传输特性。”
尽管Herland表示可能有几个因素在起作用，但改善的机制仍不清楚。例如，材料的混合可以帮助避免材料的破坏性变化，或者以促进离子和电子运动的方式组织材料。她希望通过未来的研究获得更好的理解。
此外，Herland说，由于有机材料通常只能小批量获得，因此测试的规模很小，这是该研究领域的一个常见限制。
乔治亚理工学院教授Antonio Facchetti表示，这项研究是有机电化学晶体管的重大进展。由于这些设备通常通过在水合介质中移动离子来操作，Facchetti会怀疑亲水性材料是更好的选择。然而，研究人员发现疏水性聚合物效果最好。Facchetti说：“这些设备能正常工作，真是令人惊讶。”他还指出，这种材料的长期耐久性仍然有限。
未来，该团队希望找到其他途径来减少这些设备对环境的影响，例如在合成过程中。Zeglio说：“我们正试图从不同的方向走向可持续发展。”该团队目前正致力于开发用于食物垃圾传感器的技术。
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