2023 Fiscal Year Annual Research Report
Scientific research on carbon nanotube-based analog integrated circuits with stretching ability
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20H00243
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
大野 雄高 名古屋大学, 未来材料・システム研究所, 教授 (10324451)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | カーボンナノチューブ / フレキシブルエレクトロニクス / アナログ集積回路 / CMOS |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、まず、カーボンナノチューブ・アナログ集積回路のCMOS化に取り組み、特に、素子特性ばらつき耐性をもつ回路構成を新規に考案し、その回路動作および素子パラメータの影響を等価回路理論と回路シミュレーションから明らかにした。その結果、設計したCMOS差動増幅器の増幅特性はトランジスタの移動度のばらつきに依存せず、優れた素子ばらつき耐性をもつことを明らかにするとともに、チャネル長変調係数の低減によりさらにばらつきを抑制できることがわかった。
さらに、ウェアラブルセンサデバイス間の通信方式として期待される人体通信技術の研究にも取り組み、カーボンナノチューブCMOS回路を用いて柔軟で低電圧で動作する送信機を提案・実証した。提案した送信機は、カーボンナノチューブCMOSリング発振器によって、人体の伝達係数の高いMHz領域の搬送波を生成し、出力トランジスタで増幅した後、表皮と静電結合するアンテナを通じで送信するものである。リング発振器にセンサを挿入すれば周波数変調によってセンシングした信号を送信できる。ボタン電池で駆動できることを確認し、生体ファントムを用いて伝送を実証した。
センサ用のアナログ回路において重要な課題である低周波ノイズについても解析を進め、カーボンナノチューブ特有の一次元構造への電界集中によってゲート絶縁膜中トラップへの電荷注入が生じ、低周波ノイズ電力を増加させていることを明らかにし、同時に、カーボンナノチューブ薄膜の密度を増加することによって電界集中の緩和と低周波ノイズの低減が可能であることを実証した。
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| Research Progress Status |
令和5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5年度が最終年度であるため、記入しない。
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