有机薄膜隧道晶体管

《Nature Electronics》：Organic thin-film tunnel transistors

亚热电子有机薄膜隧道晶体管研究 提出基于界面分子解耦的新型亚热电子有机薄膜隧道晶体管，通过减少界面态实现低电压量子隧穿注入，器件亚阈值摆幅达24.2±5.6mV/dec，信号放大效率101.2±28.3S/A，在超四十年电流下保持亚阈值摆幅低于60mV/dec，成功构建高增益低功耗放大电路（>537VV?1，<0.8nW）及高信噪比生理信号传感器接口。

　　

摘要

为了发展可穿戴电子设备和物联网，需要高性能且低功耗的薄膜晶体管技术。然而，亚阈值摆幅的热电子极限为这类系统的性能设定了上限。在这里，我们报道了一种基于界面分子解耦的亚热电子有机薄膜隧穿晶体管。在这些器件中，金属氧化物层与有机半导体之间的界面处最小化的能隙态使得在较低的供电电压下能够实现量子能带间的隧穿注入。我们的薄膜晶体管表现出24.2 ± 5.6 mV/dec的亚阈值摆幅以及101.2 ± 28.3 S/A的信号放大效率。在超过四十个电流范围内，平均亚阈值摆幅始终低于60 mV/dec。我们使用这些晶体管构建了放大电路，其在低于0.8 nW的低功耗下可实现超过537 V/V的增益，并创建了能够以高信噪比测量电生理信号的传感器接口。