有机晶体管基本元件的构建、工作原理及柔性高密度阵列的制备策略

据麦姆斯咨询报道，近日，清华大学深圳国际研究生院徐晓敏团队从有机晶体管基本元件（有机场效应晶体管、电解质门控晶体管、有机电化学晶体管）的构建、工作原理到柔性高密度阵列的制备策略、用作神经活动记录的最新进展及未来发展方向展开了深入讨论。

大脑作为人体重要器官之一，吸引着无数研究者探求其收集和处理信息的基本机制。大脑神经活动的信号监测是了解其工作机制最基本的手段之一。神经活动主要以电的形式发生，电生理信号的记录是对神经活动的直接记录，有较高的时间分辨率，根据电极放置位置分为非侵入式脑电图（EEG）、半侵入式脑皮层电图（ECoG）、以及侵入式立体定位脑电图（sEEG）。半侵入式脑皮层电图兼具高时空分辨率和较低的神经创伤，适用于大面积高精度脑电监测。传统的刚性电极阵列有诸多限制，电极阻抗随着电极尺寸的降低而增大，导致电极阵列密度与信号质量之间的折衷；其机械性能与大脑组织相差较大，易引发组织损伤或排异反应。具有高时空分辨率、极端机械顺应性和生物相容性的神经接口，对于精确记录大脑活动和定位产生病理性大脑信号的神经元模式至关重要。

能够与生物组织软接触、精确获取和处理生物信息的柔性电子器件是当前材料、信息、生物等交叉领域的研究重点。有别于传统电极，晶体管的工作沟道可以缩小到纳米级别，同时具备信号放大能力，通过合理的设计可以实现高性能高密度和大面积的神经接口界面。柔性有机晶体管具备可设计的灵活性和生物相容性等特征，在检测生物环境中生理相关时间尺度的低幅信号方面具备独特的优势和应用潜力。近年来，伴随有机半导体材料与器件技术的高速发展，有机晶体管的性能已大幅提升，与柔性衬底相匹配的制备工艺逐步成熟，在柔性衬底上构建高密度高性能阵列也成为了可能。在神经信号监测方面，有机晶体管体现出天然优势，有望突破当前刚性电极和刚性晶体管的结构限制，为深入探索大脑奥秘作出贡献。

柔性有机晶体管在神经活动记录中的应用

该综述以“用作神经活动记录的柔性有机晶体管”（Flexible organic transistors for neural activity recording）为题发表于《应用物理评论》（Applied Physics Reviews），被选为特别推荐文章（Featured Article），且被遴选为Scilight亮点论文。

清华大学深圳国际研究生院徐晓敏副教授为论文通讯作者，清华大学深圳国际研究生院2021级硕士生许威为论文第一作者。论文其他作者包括清华大学深圳国际研究生院2021级硕士生王井鑫、2021级博士生程思敏。该研究得到了国家自然科学基金、广东省自然科学基金、深圳市高等院校稳定支持计划重点项目、清华大学深圳国际研究生院海外科研合作基金和启动基金等项目的支持。

审核编辑：郭婷