丝 印刷的OECT
包含760个OECT的丝 印刷薄片，单个OECT的显微镜图像以及说明OECT体系结构不同材料层的横截面示意图。
印刷电子可以大批量的生产薄且柔软的传感器和通信技术的低成本1。该技术是各种物联 和生物电子应用的促成因素，例如传感器，药物输送和通信前哨站，它们以嵌入式和高度分布式的方式提供高级功能。
原型技术中，丝 印刷技术是最常用的方法之一。在丝 印刷过程中，油墨被挤压穿过带图案的 眼的开放区域，从而可以在各种表面（粗糙，平坦，弯曲，可拉伸等）和材料（例如纸张，塑料，纸板，木材等。通常基于多层设备架构的印刷电子设备是通过将不同的功能层印刷到基板上来实现的。在完整电路设计的完整布局中，每层都使用唯一的 格和图案来实现。制造是逐层完成的，所得组件的功能和整体性能在很大程度上取决于每个单独层的对齐和构图精度。
有机电化学晶体管（OECT）是三端设备，其中漏极和源极通过有机半导电聚合物连接，用作晶体管通道，第三电极（栅极）通过电解质与通道隔开。因此，源极和漏极经由沟道电连接，而栅电极和沟道离子连接。这允许栅极和沟道的极化，这导致沟道的电荷累积/耗尽，这由施加栅极-源极电压驱动。
在过去的十年中，OECTs的发展迅速发展，该技术已进入诸如印刷电子和生物电子学的应用领域，例如数字逻辑电路，智能纺织品，电致变色有源矩阵显示器，神经形态计算，生物传感和神经元记录。
在这些应用中，利用了OECT技术的关键优势，例如简单的设备架构，在环境或水性介质中运行时的坚固性，简便的增材制造协议，低工作电压以及与柔性/粗糙/可拉伸和大尺寸的兼容性。面积基板。
在所有OECT应用中，尤其是对于基于OECT的集成逻辑电路，每个独立OECT的可预测和稳定操作都是至关重要的。例如，在打印由100个OECT组成的逻辑电路的情况下，必须保证最低99.3％的OECT制造成品率，以保证整个电路的平均功能成品率达到50％，而OECT制造成品率为85–90％导致根本没有工作电路。尽管许多研究都集中在印刷的有机（电化学）晶体管和电路，这样的装置和电路的制造成品率和性能统计是相当探索。而已知OTFT的最大制造良率为82％。
而我们的发现证明了在复杂的数字电路中使用丝 印刷OECT的潜力。
OECT布局的详细示意图
OECTs制作工艺过程：
OECT布局是在Clewin软件（荷兰WieWeb Software Inc.）中设计的。所有印刷均在环境条件下进行。使用平板进纸丝 印刷机（DEK Horizo??n 03iX）将所有材料印刷在柔性PET塑料基材的顶部。PET是印刷电子产品中最常见的基材之一。它薄而柔韧，与打印技术兼容，并且可以低成本大量购买。
标准聚酯 已用于丝 印刷工艺。第一步，将银墨水（从杜邦公司购买的Ag 5000）印在柔性PET基板的顶部，以形成探测接触垫。然后是PEDOT：PSS（Clevios SV4从Heraeus购买）条带沉积在外部银焊盘之间，用作电化学活性晶体管通道。在下一步中，在沉积的PEDOT：PSS通道条的末端对碳电极（导电材料从杜邦购买的7102进行丝 印刷）进行构图。在前三层中的每一层之后，在传送带式烤箱中于120°C退火5分钟。此后，沉积绝缘材料的图案（购自杜邦公司（DuPont）的5018），然后进行UV固化。随后，通过丝 印刷基于溶于水的聚（二烯丙基二甲基氯化铵）的电解质油墨来填充由绝缘层限定的开口区域。由RISE Acreo提供的AFI VV009），然后进行UV固化，将其转变为固体电解质层。因此，与电解质层直接接触的PEDOT：PSS条带充当OECT的有效通道。为了最终确定器件，将PEDOT：PSS层印刷在电解质层的顶部以形成栅电极。
图1描绘了包括单个OECT的显微镜图像的印刷测试结构以及描绘了丝 印刷的OECT的不同层的横截面示意图。从功能的角度来看，厚度是OECT中大多数印刷层的非关键参数。因此，在这项工作中尚未对厚度进行优化，并且在将不同层丝 印刷到PET基材上之后，使用Sensofar PLu neox光学轮廓仪估算了以下厚度：碳9μm，银11μm，绝缘体15μm，电解质13μm。但是，用作OECT通道的PEDOT：PSS的厚度和均匀性会影响设备的开关性能。该层的厚度和粗糙度分别为0.5μm和30nm。
High yield manufacturing of fully screen-printed organic electrochemical transistors. npj Flex Electron
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