联噻吩酰亚胺（BTI）及其在OECT的相关应用

有机电化学晶体管（Organic Electrochemical Transistor, OECT）是一种将电化学反应信号转化为电子信号的三端器件，凭借其低驱动电压（<1V）、低功耗（<1μW）以及与生物环境的高相容性，在生物电子学、可穿戴电子和类脑计算领域表现出巨大的应用潜力。

在OECT技术的演进中，联噻吩酰亚胺（Bithiophene Imide, BTI）‍及其衍生物作为中间体或半导体材料，引起了广泛关注。特别是近年来，基于BTI骨架的共轭聚合物展现了优异的n型传输性能，为解决n型OECT材料性能滞后的难题提供了新的思路。

BTI（Bithiophene Imide）通常指联噻吩（Bithiophene）与酰亚胺（Imide）基团的共轭连接结构。这类分子具有高度平面的骨架结构，有利于π-π堆积，促进电荷传输。分子中通常含有两个溴（Br）取代基，这不仅影响其溶解性，也为后续的金属有机化学反应（如Suzuki偶联）提供了活泼位点。

在OECT的研究中，BTI主要作为n型半导体材料的构建单元。由于n型材料在水相中易被氧化降解，导致其性能长期不稳定，开发高性能的n型OECT材料一直是该领域的挑战。

研究者发现，通过调节BTI骨架的侧链可以显著改善其在OECT中的表现。主要策略包括：在BTI骨架上引入端接甲基的支化聚乙二醇侧链（M-TEG），可以降低聚合物的结晶度，增加其对离子的渗透性，从而提高体积电容（C*）。通过引入融合结构（Fused），如fused bithiophene imide dimer（f-BT2I），可以增加骨架的刚性和平面性，利于电子迁移率的提升。

联噻吩酰亚胺（BTI）作为一种分子结构单元，凭借其独特的电子亲和性和结构可调性，已经成功转化为高性能的n型OECT材料。特别是fused BTI (F-BTI) 衍生物的开发，标志着n型OECT性能进入了一个新的时代。

在有机电化学晶体管（OECT）领域应用：

1、作为n-型沟道材料

BTI基高分子半导体可通过分子设计调控电子迁移率和离子掺杂能力。例如，基于并双噻吩酰亚胺二聚体（F-BTI2）的高分子材料（如F-BTI2TEG-T和F-BTI2TEG-FT），在OECT中实现了较高的电子迁移率和体积电容（C*），其中F-BTI2TEG-FT的C*值达到15.2 F cm⁻¹ V⁻¹ s⁻¹，为当时n-型OECT材料的最高值，显著提升了n-型OECT的性能。

2、用于生物传感与神经形态计算

BTI基材料的高离子-电子耦合能力使其适用于生物信号检测和神经形态器件。例如，冯奎团队开发的BTI基垂直OECT（VOECT）器件，可通过调控材料共混比例实现非易失性与易失性双模操作，既能模拟神经突触的可塑性，又能用于构建高性能反相器电路，为生物电子器件和智能系统提供了新材料解决方案。

3、推动OECT互补电路发展

BTI基n-型材料与p-型OECT材料的性能差距逐渐缩小，为构建低功耗互补逻辑电路提供了可能。例如，基于BTI的高分子材料在OECT中表现出优异的n-型特征，与p-型材料配合可实现高效的信号放大和逻辑运算，推动OECT在柔性电子、可穿戴设备等领域的应用。

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