Vysoká vodivost PEDOT:PSS díky laserovému mikrožíhání: mechanismy a aplikace

Conductive polymers represent the next generation of soft, flexible electronics. Poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(styrenesulfonate) (PEDOT:PSS) is among the most widely used of these, despite having a relatively low conductivity when deposited in the standard form with no additional chemical dopants. This is often mitigated through chemical doping, but this is associated with changes in processing easy, mechanical stability, or compatibility. This paper reports a laser micro-annealing process for PEDOT:PSS, including process optimisation, investigation of the underlying mechanism, and application in organic electronics. The laser micro-annealing increases the material conductivity from 1 S cm(-1) to around 360 S cm(-1) without any additive or post-deposition chemical treatments. This process is used, along with a laser ablation step, to fabricate organic electrochemical transistors (OECTs). These show comparable performance to material fabricated with common additives, while allowing rapid production of myriad devices. The additive and photolithography free processes enables simple fabrication of devices without the processing complications introduced by the use of additional chemicals. Following process optimisation, detailed study of the material properties suggests the dominant mechanism for this conductivity enhancement is the agglomeration of PEDOT cores within the film, facilitated by the moderate local heating action of the laser.Vodivé polymery představují novou generaci měkké, flexibilní elektroniky. Poly(3,4-ethylendioxythiofen):poly(styrensulfonát) (PEDOT:PSS) patří mezi nejpoužívanější z nich, přestože má relativně nízkou vodivost, když je nanesen ve standardní formě bez dalších chemických příměsí. To je často zmírňováno chemickým dopingem, ale to je spojeno se změnami ve snadnosti zpracování, mechanické stabilitě nebo kompatibilitě. Tento článek popisuje proces laserového mikro-žíhání pro PEDOT:PSS, včetně optimalizace procesu, zkoumání základního mechanismu a aplikace v organické elektronice. Laserové mikro-žíhání zvyšuje vodivost materiálu z 1 S cm(-1) na přibližně 360 S cm(-1) bez jakýchkoli aditivních nebo post-depozičních chemických úprav. Tento proces se používá spolu s krokem laserové ablace k výrobě organických elektrochemických tranzistorů (OECT). Ty vykazují výkon srovnatelný s materiálem vyrobeným s běžnými přísadami a zároveň umožňují rychlou výrobu řady zařízení. Procesy bez aditiv a fotolitografie umožňují jednoduchou výrobu zařízení bez komplikací při zpracování, které přináší použití dalších chemikálií. Po provedené optimalizaci procesu, podrobné studium vlastností materiálu naznačuje, že dominantním mechanismem pro toto zvýšení vodivosti je aglomerace PEDOT jader ve filmu, umožněné mírným lokálním ohřevem s pomocí laseru