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使用V2CTx MXene衍生的金属-有机框架固态电解质的离子电子学
背景简介
金属-有机框架材料（MOF）是一类重要的材料，具有广泛的应用前景。这些应用包括气体分离和储存、催化和化学和生物传感。近年来，MOF在各种微电子应用中的应用越来越受到重视。然而，到目前为止，关于MOF作为固态电解质在离子电子学中的应用还没有报道。
离子电子学是近年来兴起的一个跨学科概念，它是基于电化晶体管平台，利用栅极电场来控制离子和电子输运行为之间的相互作用。其中的核心器件结构是电双层（EDL）晶体管。当在栅极电极上施加电场时，在电解质（离子导体）和半导体（电子导体）之间的界面处形成EDL。在EDL形成过程中，流过半导体的电子电流可以被极大地调制。基于这种装置工作模式，可以在不同的材料平台和设备工作环境下采集丰富的物理、化学和生物信号。
当孔中充满水分子或非挥发性质子载体时，一些MOF被证明是优良的离子（尤其是质子）导体。它们通常被报道为燃料电池的电解质。然而，目前还没有文献报道MOF固体薄膜可以用作EDL晶体管中的离子导电电解质。这可能是因为大多数报道的离子导电MOF是以块状或颗粒形态合成的。具有这种形貌的MOF可以很容易地加工成块状颗粒或平板，但要形成适合晶体管应用的薄膜是非常困难的。事实上，制备高质量的MOF薄膜是一个非常具有挑战性的课题，它可以用标准的微电子制备方法进行图形化或加工。
文章介绍
近日，阿卜杜拉国王科技大学Husam N. Alshareef教授课题组在国际顶级期刊ACS Nano 上发表题为“Iontronics Using V2CTx MXene-Derived Metal‐Organic Framework Solid Electrolytes”的研究工作。
要点解析
图1. MX-MOF/MoS2 EDL晶体管制备工艺。
图2. 化学稳定性高质量MX-MOF薄膜的平版印刷图案。
图3. （20%）H3PO4处理的MX-MOF薄膜作为质子传导固态电解质。
图4. MX-MOF/MoS2 EDL晶体管性能。
结论
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