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光で制御する有機多値論理演算デバイスの開発

研究課題

研究課題/領域番号 21F21052
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分外国
審査区分 小区分21060:電子デバイスおよび電子機器関連
研究機関国立研究開発法人物質・材料研究機構

研究代表者

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)

研究分担者 PANIGRAHI DEBDATTA  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, 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2021-04-28 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
2022年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2021年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
キーワード論理演算 / 負性抵抗 / ヘテロ界面 / 有機トランジスタ / 多値演算 / 光照射 / フレキシブルエレクトロニクス
研究開始時の研究の概要

本提案の中心となる素子がアンチ・アンバイポーラートランジスタである。これは受入側が世界に先駆けて見出したユニークなトランジスタであり、、負性抵抗を示すことや光照射で内部起電力が発生するなど、新しい特長を持つ。ただし動作電圧が高いことや三値のスイッチ特性に課題が残っている。そこで本提案では光を照射すると光起電力が発生することを利用して、動作電圧の低減などに取り組む。これまでの予備実験から、駆動電圧の低下や、三値のスイッチ特性の改善に効果があることがわかってきた。このように本提案は三値演算に光効果を組み合わせるという、独創的なアイディアに立脚しており、有機エレクトロニクスの新分野を開拓できる。

研究実績の概要

これまで受入研究者らが独自に開発してきた有機Anti-ambipolarトランジスタについて、その応用展開を当該特別研究員が取り組んできた。近年有機トランジスタの集積回路の開発は活発に進められているものの、微細加工技術が適用できないため集積度の向上は遅々として進んでいない。そのため従来型のノイマン型素子とは異なる非ノイマン型素子の開拓が望まれてきた。これに対し当該特別研究員は論理値やメモリ値を多値化することにより解決できることを示した。この研究の新規性はトランジスタのチャネル中央部にはpnヘテロ界面を有するため、ドレイン電流の増加だけでなく減少も制御できるという極めてユニークな特長に立脚している。その結果、多値演算回路・メモリと演算の融合・フレキシブル基板上での動作実証・光による特性向上など多くの成果を挙げている。これらの成果は既存の研究分野の単なる延長線上にあるものではなく、有機エレクトロニクスに新しい分野を開拓したという意味で非常に意義深いものとなっている。主に受入研究者が指針を提示して、当該特別研究員が実験を実施するというような分担で研究を進めてきたが、当該研究員の独自のアイディアにより予想以上の成果が生み出されることもあり、その研究能力やコミュニケーション能力は高く評価できる。実際、高インパクトジャーナルに多くの論文が掲載されてきた。

現在までの達成度 (段落)

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2023 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 1件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 3件、 招待講演 3件) 図書 (1件)

  • [国際共同研究] Gachon University(韓国)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [雑誌論文] Antiambipolar Transistor with Double Negative Differential Transconductances for Organic Quaternary Logic Circuits2023

    • 著者名/発表者名
      Panigrahi Debdatta、Hayakawa Ryoma、Wakayama Yutaka
    • 雑誌名

      Advanced Functional Materials

      巻: NA 号: 20 ページ: 2213899-2213899

    • DOI

      10.1002/adfm.202213899

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Optically Controllable Organic Logic-in-Memory: An Innovative Approach toward Ternary Data Processing and Storage2022

    • 著者名/発表者名
      Panigrahi Debdatta、Hayakawa Ryoma、Zhong Xinhao、Aimi Junko、Wakayama Yutaka
    • 雑誌名

      Nano Letters

      巻: 23 号: 1 ページ: 319-325

    • DOI

      10.1021/acs.nanolett.2c04415

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Recent progress in organic antiambipolar transistor development: fundamentals and applications2022

    • 著者名/発表者名
      Wakayama Yutaka、Kim Chang-Hyun、Panigrahi Debdatta、Hayakawa Ryoma
    • 雑誌名

      Materials Advances

      巻: 3 号: 13 ページ: 5260-5273

    • DOI

      10.1039/d1ma01206a

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] High-performance multivalued logic circuits based on optically tunable antiambipolar transistors2022

    • 著者名/発表者名
      Panigrahi Debdatta、Hayakawa Ryoma、Wakayama Yutaka
    • 雑誌名

      Journal of Materials Chemistry C

      巻: 10 号: 14 ページ: 5559-5566

    • DOI

      10.1039/d1tc05858d

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Organic heterojunction transistors for mechanically flexible multivalued logic circuits2021

    • 著者名/発表者名
      Panigrahi Debdatta、Hayakawa Ryoma、Honma Kosuke、Kanai Kaname、Wakayama Yutaka
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 14 号: 8 ページ: 081004-081004

    • DOI

      10.35848/1882-0786/ac122f

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Organic antiambipolar transistors for high performance and optically tuneable ternary logic circuits2022

    • 著者名/発表者名
      パニグラヒ デブダッタ、早川 竜馬、若山 裕
    • 学会等名
      2022 MRS Spring Meeting and Exhibit
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] アンチ・アンバイポーラトランジスタの開発 IV -フレキシブル多値論理回路への応用-2021

    • 著者名/発表者名
      早川 竜馬、Panigrahi Debdatta、若山 裕
    • 学会等名
      第82回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Development of anti-ambipolar transistors Part V: Application to optically controllable ternary logic circuits2021

    • 著者名/発表者名
      Debdatta Panigrahi、Ryoma Hayakawa、Kota Fuchii、Yoichi Yamada、Yutaka Wakayama
    • 学会等名
      第82回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Organic anti-ambipolar transistor for flexible multivalued logic circuit2021

    • 著者名/発表者名
      Yutaka Wakayama
    • 学会等名
      The 28th International Display Workshops
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Organic multivalued logic circuits for new frontier of flexible electronics2021

    • 著者名/発表者名
      Yutaka Wakayama
    • 学会等名
      Nanotechnology Malaysia Annual Symposium
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 有機材料ならではの機能をもった次世代トランジスタの開発2021

    • 著者名/発表者名
      若山 裕
    • 学会等名
      近畿化学協会エレクトロニクス部会研究会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [図書] System-Materials Nanoarchitechtonics2022

    • 著者名/発表者名
      Yutaka Wakayama, Katsuhiko Ariga
    • 総ページ数
      338
    • 出版者
      Springer
    • ISBN
      4431569111
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

URL: 

公開日: 2021-05-27   更新日: 2024-03-26  

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