Investigation of ultra-high temperature solid-state ionic logic gates

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K21068
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 26:Materials engineering and related fields
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: Nakamura Takashi 東北大学, 多元物質科学研究所, 准教授 (20643232)
• Project Period (FY): 2020-07-30 – 2022-03-31
• Keywords: イオン整流性 / イオン論理素子 / 高温情報デバイス

Outline of Final Research Achievements

In this work, we successfully investigated strong ionic rectification at YSZ/La2NiO4 hetero-junction at 800oC. Moreover, ultra-high temperature ionic OR and AND gates were fabricated, and their electric response was investigated at 800oC. Stable operation under ultra-high temperature and/or high dose radiation condition is very severe for conventional Si-based information devices because of thermal excitation of electron and irradiation damages. Therefore, findings of this work can pave the way to the innovation of information technology, especially data collection from extremely high temperature and/or high-dose radiation conditions.

Free Research Field

固体イオニクス

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

近年、データ処理技術の進歩により、巨大なデータ群から必要な情報を抽出し、そこから有用な知見を得るというビッグデータの活用が精力的に進められている。ビッグデータを効率的に活用するには、良質なデータ群を構成する必要があり、より高度で信頼性の高いデータ収集技術が求められる。例えば、数100℃以上の超高温域において安定的に動作する論理デバイスが実現すれば、冷却システムを付帯させることなく高温環境からデータを直接収集することが可能となり、これまで明らかにされてこなかった高温環境での諸現象についての学理や応用技術が飛躍的に進歩することが期待できる。