Salts as Additives: A Route to Improve Performance and Stability of n-Type Organic Electrochemical Transistors

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作者
David Ohayon,Lucas Q. Flagg,Andrea Giugni,Shofarul Wustoni,Ruipeng Li,Tania C. Hidalgo,Abdul‐Hamid Emwas,Rajendar Sheelamanthula,Iain McCulloch,Lee J. Richter,Sahika Inal
出处
期刊:ACS Materials Science Au [American Chemical Society]
卷期号:3 (3): 242-254 被引量:7
标识
DOI:10.1021/acsmaterialsau.2c00072
摘要

Organic electrochemical transistors (OECTs) are becoming increasingly ubiquitous in various applications at the interface with biological systems. However, their widespread use is hampered by the scarcity of electron-conducting (n-type) backbones and the poor performance and stability of the existing n-OECTs. Here, we introduce organic salts as a solution additive to improve the transduction capability, shelf life, and operational stability of n-OECTs. We demonstrate that the salt-cast devices present a 10-fold increase in transconductance and achieve at least one year-long stability, while the pristine devices degrade within four months of storage. The salt-added films show improved backbone planarity and greater charge delocalization, leading to higher electronic charge carrier mobility. These films show a distinctly porous morphology where the interconnectivity is affected by the salt type, responsible for OECT speed. The salt-based films display limited changes in morphology and show lower water uptake upon electrochemical doping, a possible reason for the improved device cycling stability. Our work provides a new and easy route to improve n-type OECT performance and stability, which can be adapted for other electrochemical devices with n-type films operating at the aqueous electrolyte interface.

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