2020 Fiscal Year Final Research Report

Giant modulation of gate capacitance in graphene FET with phase transition in polymer network

Research Project

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Project/Area Number	19K21963
Research Category	Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
Allocation Type	Multi-year Fund
Review Section	Medium-sized Section 21:Electrical and electronic engineering and related fields
Research Institution	Tokyo University of Agriculture and Technology
Principal Investigator	Ikuta Takashi 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (80805929)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	正井宏東京大学, 大学院総合文化研究科, 助教 (70793149)
Project Period (FY)	2019-06-28 – 2021-03-31
Keywords	グラフェン / ポリマーネットワーク / LCST / 相転移
Outline of Final Research Achievements	In this study, by the phase transition phenomenon in polymer network on graphene, we have developed a gate capacitance modulation instead of the conventional gate voltage modulation in graphene field effect transistors with a side gate structure. By using the phase transition phenomenon in the polymer network, the gate capacitance can be modulated by a factor of 1000, and the transfer characteristics of the field-effect transistor can be successfully modulated.
Free Research Field	グラフェン
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	本研究では、ポリマーネットワークの相転移現象とグラフェン電界効果トランジスタを利用することにより、従来型の電界効果トランジスタの動作原理とは異なるゲートキャパシタンス変調型のデバイスの発案及び動作実証に成功した。本結果は、キャパシタンスの巨大変調を利用した超高感度センサ開発への応用のみならず、ポリマーネットワーク材料及びグラフェンセンサの応用展開における新機軸を提示するとともに、細分化された物理現象を素材ベースで融合する新複合領域として、新たな学理体系を築く研究成果となっている。