有机半导体材料因其多样性在柔性显示器和传感器领域得到了广泛应用。这类材料主要由导电的碳基高分子聚合物构成，具有可弯曲和可折叠的特性。尽管如此，与常规电子产品相比，有机半导体的耐用性较差，容易快速降解。尽管存在这一缺点，有机半导体在制造可弯曲的生物传感器以及其他消费电子产品方面仍显示出其独特的价值，这包括了可穿戴设备、智能标签、电子纺织品等产品。然而，这些材料的制造过程复杂、成本高昂，且对环境的影响也不容忽视。
位于斯德哥尔摩的瑞典皇家理工学院（KTH）和斯德哥尔摩大学的研究人员发现，将有机半导体与聚苯乙烯混合——聚苯乙烯是一种常见且廉价的塑料，常用于消费品如发泡花生、泡沫食品包装和DVD盒——能够在仅使用六分之一有机材料的情况下，提高半导体的电气性能。
研究人员表示：“有机生物电子学‘提供了新的可能性，但目前它们的制造并不容易。’ 足够引人注目的是，当我们加入那种绝缘材料时，我们创造了一种表现更优的混合物。” 减少半导体材料的使用量也使得最终的电子设备更具可持续性。研究人员指出，目前用于生物电子设备的高质量有机材料，这些设备旨在同时传导离子和电子，其合成过程复杂，涉及多个净化步骤以及有毒物质的使用。并且研究人员添加到半导体中的聚苯乙烯是商业大规模生产且成本低廉的。“我们正在向能够取代硅等标准半导体的新技术迈进，”研究人员说。
图一：聚苯乙烯泡沫的彩色图像，显示了内部闭孔空间
与传统电子产品相比，有机半导体通常具有较短的耐用期限；随着时间的推移，这些设备的性能会逐渐退化，漏电流也会下降。受到其他研究者在不同类型的电子设备中采用类似方法的启发，研究人员决定添加一种绝缘材料来解决这个问题。起初，他们对这种方法是否有效持怀疑态度，但最终发现，这种材料的混合确实提高了稳定性。在设备运行60分钟后，混合材料保留了初始漏电流的77%，而纯半导体仅保留了12%。
令人惊讶的是，将半导体材料与绝缘体稀释后，其电气性能竟然是未稀释半导体的三倍。这种性能是通过一个指标来衡量的，该指标考虑了两个因素：电子传导的速度，以及在给定体积内可以存储的离子数量。
与许多其他依赖于界面上电荷积累的晶体管不同，“这种材料在整个材料体积内具有电子和离子的传输特性，”研究人员说。“在这种情况下，你能够利用整个体积。”未来，该团队希望找到其他途径来减少设备对环境的影响，例如在合成过程中采取措施。目前，该团队正在努力开发这项技术。
