Ultraflexible, High-Performance Transistors and Logic Circuits on Biocompatible Polylactic Acid (PLA) Substrate

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作者
Mingqiang Wang,Lei Li,Xinqing Duan,Zewen Wang,Shidong Wang,Yanxin Liu,Zehui Peng,Jie Wang,Mingge Wang,Fei Zheng,Yufeng Jin,Kuan‐Chang Chang
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:16 (9): 11749-11757 被引量:1
标识
DOI:10.1021/acsami.3c15347
摘要

Wearable and implantable devices have gained significant popularity, playing a crucial role in smart healthcare and human–machine interfaces, which necessitates the development of more complex electronic devices and circuits on biocompatible flexible materials. Polylactic acid (PLA) stands out due to its biodegradability, cost-effectiveness, and low immunogenicity. In this study, we utilize a solution-based spin-coating method to produce high-quality PLA thin films, serving as substrates for the fabrication of thin-film transistors (TFTs) in which the dielectric layer material is silicon dioxide, the channel layer material is IGZO, and the gate, drain, and source material is ITO at low temperatures (<40 °C) through a shadow masking technique. The resulting PLA-TFT devices exhibited remarkable flexibility, biocompatibility, and impressive electrical characteristics, including a charge carrier mobility of 27.81 cm2/(V s), a subthreshold swing of 162.8 mV/decade, and an ON/OFF current ratio of up to 1 × 106, and maintained performance under various deformations. We successfully constructed fundamental logic gate circuits using PLA-TFTs, including AND, OR, and NOT gates, which effectively performed logical functions and demonstrated stability under diverse bending conditions. These research findings provide valuable support for future endeavors in fabricating intricate logic circuits and realizing advanced functionalities on biocompatible flexible materials.

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