研究背景：

有机电化学晶体管(OECT)凭借低工作电压、高跨导以及良好的生物相容性，已成为构建高灵敏生物传感和类脑神经形态器件的核心基础器件。以其为基础的反相器是互补逻辑电路的构筑单元，传统有机半导体的反相器需采用p型和n型两种材料构建互补结构，但多组分构筑体系不仅工艺复杂、集成成本高昂，还易出现界面相分离和掺杂不均匀等问题，大幅降低器件制备良率和批次一致性。双极性有机混合离子-电子导体(OMIECs)的出现为解决这一问题提供了有效解决方案。这类材料可同时传输空穴和电子，能够依托单一组分构建互补逻辑器件，不仅显著简化器件制备流程，降低集成难度，同时因形貌均匀而避免了多组分体系的非理想相分离，有效提升了工艺可靠性和可重复性，推进了高密度有机逻辑电路的发展。然而，当前单组分双极性OMIECs材料仍面临亟待突破的科学问题：现有大多数双极性OMIECsp型和n型传输性能严重失衡。因此，解决p-n载流子传输不平衡、丰富高性能双极性材料种类，是推动有机互补逻辑电路走向实际应用的重要前提。

文章概述：

针对p型与n型传输性能不平衡这一关键科学问题，四川大学冯良文研究员团队将二酮吡咯并吡咯(DPP)与硒吩π桥共聚，合成了一个新的双极性共聚物P(gTDPPSe)。硒吩π桥的引入使P(gTDPPSe)相较于DPP与噻吩共聚的P(gTDPPT)具有更平衡的双极性传输特性。相关结果发表在Advanced Science上。

图文导读：

该团队结合π桥对能级与分子骨架平面性调控的作用以及硒吩类金属特性与离子耦合增强效应，引入了硒吩π桥构筑单元，成功开发出p-n性能相对平衡的单组分双极性共聚物P(gTDPPSe)。与噻吩基DPP共聚物物相比，硒吩DPP共聚物显著降低了聚合物的LUMO能级（−3.67 eV），缩小了带隙，并增强了分子平面性和分子间堆积，为实现平衡的空穴/电子传输提供了结构基础。基于P(gTDPPSe)的垂直OECT在p型和n型模式下均表现出色：最大跨导分别达192.9 mS和117.6 mS，其中p型开态电流57.3 mA，为同类材料最高纪录。此外， EQCM测试证实硒吩桥促进了更有效的离子注入与溶胀行为。最后，平衡的双极性传输能实现反相器中p型和n型沟道同步切换，确保输出电压在逻辑阈值附近实现最陡峭的翻转，从而获得更高的增益比。故该团队基于此构建的单组分反相器增益比高达163 V/V，处于同类器件领先水平。该工作表明，硒吩π桥策略能调节分子能级、离子存储和电荷传输，为开发高性能单组分双极性OMIECs及互补逻辑电路提供了可行路径。

论文信息：

Selenophene π-Bridge Enables Balanced Ambipolar Transport in High-Performance Organic Electrochemical Transistors

Guichuan Zhu, Yueping Lai, Jiaxing Pu, Jianhua Chen, Liang‐Wen Feng*

Advanced Science

DOI:10.1002/advs.76016

原文链接：

https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.76016

期刊介绍：

Advanced Science是 Wiley旗舰期刊 Advanced 系列中的一种完全开放获取的跨学科科学期刊，发表材料科学、物理、化学、医学、生命科学、环境科学、工程和社会科学等领域的前沿基础和应用研究。我们的使命是通过开放获取出版，使前沿创新的科学研究具有更广泛的可访问性。Wiley 的 Advanced 系列是全球公认的高影响力期刊系列，传播来自资深和青年研究人员的科学成果，帮助他们实现使命并扩大科学发现的影响力。

Advanced Science最新2025影响因子（JIF）为 14.1，五年平均影响因子为 15.6，JCI 引文指标为1.90，CiteScore 为 18.1。在2025年中国科学院期刊分区表中，Advanced Science入选综合类期刊一区TOP。