Selama pengoperasian transistor, terbentuk saluran lubang, sementara lapisan ganda listrik yang diinduksi kation
Para peneliti dari Universitas Nasional Seoul telah mengembangkan transistor pemancar cahaya organik elektrokimia tegangan ultra-rendah yang dapat secara simultan melakukan pemrosesan sinyal, memori, dan emisi cahaya dalam satu perangkat semikonduktor. Dengan memperkenalkan peningkat transpor ion ke dalam saluran semikonduktor polimer pemancar cahaya, tim tersebut memungkinkan pembentukan lapisan ganda listrik pada antarmuka elektroda drain, sehingga memungkinkan injeksi elektron yang efisien tanpa bergantung pada tegangan tinggi atau doping tipe-n yang tidak stabil yang digunakan dalam pendekatan konvensional.
Hasilnya, perangkat tersebut mempertahankan struktur lapisan aktif tunggal yang sederhana sambil mencapai pengoperasian tegangan rendah dan emisi cahaya yang luas dan terfokus secara spasial, bersamaan dengan fungsionalitas pemrosesan sinyal neuromorfik.
Karya tersebut diterbitkan dalam jurnal Nature Materials.
Perangkat elektronik yang dapat dikenakan berkembang pesat melampaui jam tangan pintar dan kacamata pintar menjadi platform ramah pengguna generasi berikutnya, dengan ekspansi di masa depan menuju perangkat yang dikenakan di kulit dan perangkat yang dapat ditanamkan.
Secara khusus, perangkat wearable yang dikenakan di kulit, bersama dengan teknologi semikonduktor terintegrasi yang menggabungkan fungsi penginderaan, pengolahan sinyal, memori, dan tampilan dalam satu platform, dianggap sebagai teknologi pendukung utama untuk perawatan kesehatan generasi berikutnya dan industri elektronik masa depan.
Belakangan ini, perangkat elektronik yang dapat dikenakan telah berkembang melampaui deteksi biosinyal sederhana menuju pemrosesan dan visualisasi sinyal secara real-time.
Namun, hingga saat ini, fungsi-fungsi ini biasanya diimplementasikan menggunakan perangkat terpisah yang saling terhubung, sehingga menghasilkan struktur yang kompleks, komponen yang besar dan kaku, serta konsumsi energi yang tinggi. Oleh karena itu, mengintegrasikan berbagai fungsi dalam arsitektur perangkat yang sederhana telah menjadi tantangan utama.
1. Mengapa perangkat saat ini masih kurang memadai?
Transistor pemancar cahaya organik telah menarik perhatian sebagai kandidat yang menjanjikan untuk elektronik wearable generasi berikutnya karena dapat menggabungkan fungsi transistor dan dioda pemancar cahaya dalam satu perangkat.
Namun, transistor organik konvensional dengan struktur elektroda lateral memerlukan tegangan operasi tinggi sebesar 80 hingga 180 V karena jarak yang jauh antara elektroda dan penghalang injeksi elektron yang besar.
Bahkan ketika doping ion elektrokimia digunakan untuk menurunkan tegangan operasi, tegangan lebih dari 3,5 V masih tetap diperlukan, dan zona emisi tetap sempit dan tidak stabil, sehingga membatasi penggunaan praktis pada tampilan nyata dan sistem elektronik wearable cerdas.
2. Cara kerja transistor baru
Tim peneliti mengembangkan transistor pemancar cahaya organik elektrokimia tegangan ultra-rendah yang mengintegrasikan pemrosesan sinyal, memori, dan emisi cahaya dalam satu transistor organik.
Dengan menggabungkan peningkat transpor ion ke dalam lapisan aktif untuk menginduksi pembentukan lapisan ganda listrik pada antarmuka elektroda, tim tersebut memperkenalkan mekanisme baru untuk injeksi elektron yang efisien tanpa bergantung pada tegangan tinggi atau doping tidak stabil yang digunakan dalam pendekatan konvensional.
Hal ini memungkinkan emisi cahaya bahkan pada tegangan < 3,5 V, yang sebelumnya dianggap terlalu rendah untuk pengoperasian, sambil mempertahankan zona emisi yang luas dan stabil.
Perangkat ini juga menunjukkan karakteristik pemrosesan sinyal dan memori, dengan respons yang terakumulasi di bawah rangsangan berulang dan dipertahankan dari waktu ke waktu, dan selanjutnya didemonstrasikan dalam sistem tampilan yang dapat dikenakan dan fleksibel yang hanya ditenagai oleh dua baterai 1,5 V.
Studi ini menunjukkan bahwa emisi cahaya yang stabil dan fungsionalitas cerdas dapat dicapai secara bersamaan bahkan dalam arsitektur lapisan aktif tunggal yang sederhana, sehingga sangat memperluas potensi transistor organik untuk aplikasi yang dapat dikenakan.
3. Potensi dampak pada perangkat wearable
Studi ini penting karena mengintegrasikan pemrosesan sinyal, memori, dan emisi cahaya ke dalam satu perangkat, mengurangi keterbatasan sistem elektronik yang dapat dikenakan konvensional yang memerlukan banyak komponen terpisah untuk dibuat dan dihubungkan.
Secara khusus, dengan juga mendemonstrasikan respons kumulatif dan retentif terhadap rangsangan masukan, hal ini menyoroti potensi elektronik generasi berikutnya yang dapat memproses informasi dan langsung menampilkan hasilnya melalui cahaya.
Berbeda dengan perangkat wearable konvensional yang menyulitkan pengguna untuk memeriksa sinyal yang terukur secara real-time saat bergerak, teknologi ini mengarah pada pemantauan real-time dan penyampaian informasi secara langsung.
Teknologi ini diharapkan dapat diperluas ke aplikasi seperti rehabilitasi, perawatan pasien darurat, pemantauan olahraga, elektronik yang diaplikasikan pada kulit, dan perawatan kesehatan cerdas, serta dapat berfungsi sebagai teknologi pendukung utama bagi industri terkait.
Profesor Tae-Woo Lee telah menunjukkan daya saing penelitian kelas dunia melalui publikasi beruntun di jurnal Science dan Nature pada tahun 2026.
Karya ini melampaui perangkat pemancar cahaya konvensional dengan mengintegrasikan emisi cahaya, pemrosesan sinyal, dan fungsi memori ke dalam satu perangkat semikonduktor pada tegangan rendah, menghadirkan arah baru untuk elektronik wearable cerdas generasi berikutnya.
Profesor Tae-Woo Lee, yang memimpin penelitian ini, mengatakan, "Karya ini sangat bermakna karena menunjukkan bahwa semua fungsi dapat diintegrasikan dalam satu perangkat semikonduktor, tanpa perlu membuat dan menghubungkan unit pemrosesan, memori, dan tampilan secara terpisah."
Dia menambahkan, "Ke depannya, kami berencana untuk mengembangkan lebih lanjut teknologi ini menjadi platform semikonduktor di kulit yang dapat diaplikasikan pada kulit buatan cerdas dan perawatan kesehatan yang dapat dikenakan."
Teknologi ini juga signifikan karena melampaui semikonduktor pemancar cahaya konvensional dengan menunjukkan multifungsi dalam satu perangkat semikonduktor tegangan rendah.
Dalam hal ini, hal tersebut menghadirkan arah baru bagi perangkat elektronik yang dapat dikenakan di kulit dan cerdas, yang memungkinkan interaksi waktu nyata antara manusia dan mesin.
Waktu posting: 22 Juni 2026