Южнокорейские ученые создали «умный» светящийся транзистор с функциями памяти и обработки данных

Разработка представляет собой сверхнизковольтный электрохимический органический светоизлучающий транзистор (electrochemical organic light-emitting transistor, E-OLET), в котором сразу несколько функций объединены в рамках одного устройства. В отличие от традиционных архитектур, требующих множества отдельных компонентов, новая конструкция использует всего один активный слой, сохраняя при этом способность к обработке информации, долговременному хранению данных и визуализации результатов посредством свечения.

Интерес к подобным решениям обусловлен быстрым развитием носимой электроники. Если сегодня рынок ограничивается умными часами и очками, то в будущем широкое распространение могут получить наносимые на кожу и даже имплантируемые устройства, способные непрерывно контролировать состояние организма. Однако существующие системы обычно состоят из множества отдельных модулей — датчиков, памяти, процессоров и дисплеев, что усложняет конструкцию, увеличивает энергопотребление и снижает удобство использования.

Органические светоизлучающие транзисторы давно рассматриваются как перспективная технология для таких систем, поскольку объединяют свойства транзистора и светодиода. Однако традиционные устройства требуют высокого рабочего напряжения — от 80 до 180 В, а даже более совершенные электрохимические варианты обычно работают при напряжении свыше 3,5 В. Кроме того, область свечения в них остается небольшой и нестабильной, что затрудняет практическое применение.

Команда Сеульского национального университета предложила новый подход. В активный слой был введен специальный усилитель ионного транспорта, благодаря которому на границе электродов формируется двойной электрический слой. Такой механизм обеспечивает эффективную инжекцию электронов без необходимости в высоких напряжениях или нестабильном ионном легировании.

В результате исследователям удалось добиться устойчивого свечения при напряжении менее 3,5 В, что ранее считалось практически недостижимым для подобных устройств. При этом зона излучения оказалась широкой и стабильной, а сама структура сохранила простоту.

Помимо функции светоизлучения, транзистор продемонстрировал свойства, характерные для нейроморфных вычислительных систем. Устройство способно накапливать отклик при повторяющихся воздействиях и сохранять информацию в течение продолжительного времени, фактически совмещая функции процессора и памяти. Это позволяет рассматривать его как элемент будущих систем, имитирующих работу биологических нейронных сетей.

Исследователи также продемонстрировали практическое применение технологии, создав гибкий носимый дисплей, работающий всего от двух батареек напряжением 1,5 В.

По мнению авторов работы, объединение обработки сигналов, памяти и визуализации в одном устройстве позволит преодолеть ограничения современных носимых систем и обеспечит мгновенное отображение информации непосредственно в процессе измерений. В перспективе технология может найти применение в реабилитационной медицине, системах экстренного наблюдения за пациентами, мониторинге физической активности, умном здравоохранении и других областях, где требуется компактная, гибкая и энергоэффективная электроника.

Таким образом, исследование демонстрирует возможность создания нового поколения полупроводниковых устройств, в которых вычисления, хранение данных и отображение результатов будут выполняться непосредственно на одном органическом транзисторе. Это может стать важным шагом на пути к появлению по-настоящему интеллектуальной носимой электроники.