Technological advances and applications of printed electronic devices rely on novel organic semiconductor (OSC) materials and cutting-edge advanced manufacturing technologies. A growing number of solution- processable organic electronic materials has paved the way towards cost- efficient fabrication techniques, fostering the growth and emergence of printed electronics research in recent decades. Organic semiconductor materials are unique because of mixed ionic and electronic transport of charges that may translate biological signals into electrical ones or vice versa. The organic electrochemical transistor (OECT) is a type of transistor where the active material (channel) is made of an organic mixed ionic-electronic conductor (OMIEC). Since OECTs may serve as organic bioelectronic devices that encompass high ionic and electronic conductivity, they also represent a groundbreaking technology by forming communication channels between living systems and external electronic circuits used for recording. Highly conductive and stable OMIECs, sustainable solvents for ink formulations, bio-based substrates, new device architectures and redefined manufacturing strategies are the keys that unlock highly sensitive OECT-based (bio)sensor devices and OECT-based electronic circuits with high gain and low power consumption.  This dissertation explores and unveils the effects of different additive manufacturing strategies, channel materials, ink formulations and device architectures on the performance and applications of all-printed OECT devices. The key findings of this thesis are summarized in four first-authored scientific journal articles.   

In the first article, we redefined the manufacturing approach to create high performance all-printed OECTs exhibiting very short switching times; this approach was further verified by printing OECT-based inverters operating at a frequency beyond 100 Hz and five-stage ring oscillators. In the second article, we developed an all-printed sensor platform by combining highly sensitive OECT and piezoelectric sensor devices on a tattoo paper substrate for seamless integration with the skin, enabling the detection of radial pulse waves. In the third article, a screen printed OECT was integrated into capillary 3D-printed microfluidics with the goal of ion sensing, thereby forming an additively manufactured sensor platform. The fourth article demonstrates, for the first time, vertically stacked accumulation mode pgBTTT-based OECTs manufactured by combining screen and inkjet printing technologies. By selecting a non-toxic and biodegradable solvent (Cyrene) instead of chloroform in the preparation of the pgBTTT-based inkjet ink formulation, we move towards more sustainable OECTs. The resulting all-printed pgBTTT-based OECTs exhibited high figures of merit, short switching times and good operational stability in an ambient environment.  

Finally, this dissertation offers insights and perspectives on the rational use of printing technologies, channel materials (p-type), sustainable ink formulations, and device architectures to enable further progress of all-printed OECT-based (bio)sensors, amplifiers and complementary logic circuits for various (bio)electronic applications. 

Teknologiska framsteg och tillämpningar inom tryckt elektronik är beroende av nya organiska halvledarmaterial och avancerad tillverkningsteknik. Ett stort urval av organiska elektroniska material och kostnadseffektiva additiva tillverkningstekniker har möjliggjort framväxten av forskningsområdet tryckt elektronik under de senaste decennierna. Organiska halvledarmaterial är unika, dels för att de kan processas från lösning, men också på grund av att kombinationen av både jon- och elektrontransport kan användas för att översätta biologiska signaler till elektriska, eller vice versa. En organisk elektrokemisk transistor (OECT) är en typ av transistor där det aktiva kanalmaterialet är baserat på ett organiskt material som leder både joner och elektroner, t.ex. en konjugerad polymer. Tack vare detta kan OECTs användas inom bioelektroniska tillämpningar, som banbrytande teknik för att underlätta kommunikationen mellan levande system och elektronisk mätutrustning.  Organiska halvledare med hög ledningsförmåga och bra stabilitet, miljövänliga lösningsmedel för bläckformuleringar, biobaserade substrat, nya komponentstrukturer och nytänkande kring tillverkningsstrategier är viktiga parametrar för att erhålla hög känslighet i OECT-baserade (bio)sensorer samt OECT-baserade elektroniska kretsar med hög förstärkning och låg effektförbrukning. Denna avhandling syftar till att utforska och förstå hur olika additiva tillverkningsstrategier, material, bläckformuleringar och komponentstrukturer påverkar prestandan hos helt tryckta OECTs, och i vilka tillämpningsområden de kan användas. De viktigaste resultaten av detta arbete sammanfattas i fyra artiklar.   

I den första artikeln kombinerade vi två olika tryckteknologier för att skapa högpresterande heltryckta OECTs med korta switchtider; detta tillvägagångssätt verifierades också genom att trycka ringoscillatorer samt OECT-baserade inverterare som kunde drivas vid en frekvens på över 100 Hz. I den andra artikeln utvecklade vi helt tryckta sensorplatt-formar genom att kombinera OECTs med hög känslighet och piezoelektriska sensorer på tatueringspapper, för att skapa bästa möjliga kontakt med huden. Den screentryckta piezoelektriska sensorn användes för att detektera och omvandla mekaniska vibrationer från hjärtslagen till elektriska signaler, som i sin tur användes som insignal till en förstärkarkomponent i form av en tryckt OECT. I den tredje artikeln integrerades en screentryckt OECT i en mikrofluidikkrets, med målet att detektera joner i en additivt tillverkad sensorplattform. Den 3D-skrivna kapillära mikrofluidikkretsen modifierades med skräddarsydda mönster av inkjettryckta hydrofila filmer för att skapa ett automatiserat flöde av flera olika vätskor. Den hydrofila egenskapen bibehölls i minst 6 månader och ingen extern utrustning krävdes för att kontrollera det sekventiella flödet av vätskor.  

Den fjärde artikeln visar en pgBTTT-baserad OECT tillverkad genom att kombinera screen- och inkjettryckning. Den organiska halvledande po-lymeren pgBTTT användes som det aktiva kanalmaterialet, vilket resulterade i en anrikningstransistor där de ingående materialen trycktes ovanpå varandra. Dessutom användes ett ofarligt och biologiskt nedbryt-bart lösningsmedel (Cyrene) i det pgBTTT-baserade inkjetbläcket, vilket är ett viktigt steg i arbetet mot mer hållbara elektroniska komponenter.  

Sammanfattningsvis tillhandahåller denna doktorsavhandling insikter och perspektiv på användningen av tryckteknik, materialval, hållbara bläckformuleringar och komponentstrukturer för att möjliggöra ytterligare utveckling av helt tryckta OECT-baserade (bio)sensorer, förstärkarkretsar och komplementära logikkretsar för olika (bio)elektroniska applikationer.