2021 Fiscal Year Annual Research Report
集積度の飛躍的な向上を目指した有機負性抵抗トランジスタの開発
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19H00866
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
若山 裕 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, 副拠点長 (00354332)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
森山 悟士 東京電機大学, 工学部, 准教授 (00415324)
早川 竜馬 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, 主任研究員 (90469768)
赤池 幸紀 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (90581695)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 有機トランジスタ / 多値演算素子 / 論理演算素子 / 負性抵抗 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度はプラスチック基板上での3値演算素子の動作実証、光機能を活用した3値演算素子の特性向上、Dual-gate型トランジスタによる論理演算デバイスの開発などに大きな進展が得られた。まずプラスチック基板上での素子動作については、絶縁性高分子や有機半導体などの構成材料の最適化やヘテロ界面を中心にした素子構造の最適化を進めることにより、機械的な耐久性とバランスの取れた3値出力を同時達成することに成功した。これは有機エレクトロニクスが得意とする機械的な柔らかさと、苦手とする高集積化を両立しうる成果と言える。次に光制御性については、有機半導体は光応答性が高いことと材料により応答する波長領域が異なることを活用して、適宜照射光の波長を最適化することにより3値演算特性の向上に成功した。具体的にはフルスイング出力の達成やノイズマージンの向上など、これまでに未達成だった特性向上が実現できた。これは単に素子の特性向上としてだけでなく、光制御可能な演算素子を初めて開発できたことを意味する。最後に論理演算素子については、素子構造を上下ふたつのゲート電極でドレイン電流を制御するDual-gate型の負性抵抗トランジスタ構造にすることにより、論理演算素子の動作実証に成功した。これは負性抵抗トランジスタが特定のゲート電圧の範囲だけでドレイン電流が増減することを活用することにより達成できたものである。具体的にはふたつのゲート電圧を入力値、一定値以上のドレイン電流を出力値とすることによりAND回路やOR回路などの動作を実証できた。従来の論理演算回路では複数のトランジスタを組み合わせることにより演算機能が得られてきたが、本課題ではたったひとつのトランジスタでありながら電圧制御だけで様々な論理演算素子を作り分けることができた。このため回路設計の簡素化や高集積化などに大きく寄与できることを意味する。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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