| 研究課題/領域番号 |
19H00866
|
|---|
| 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 |
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)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
|
| キーワード | 負性抵抗 / 多値演算 / 有機半導体 / ヘテロ界面 |
|---|
| 研究実績の概要 |
2020年度には、（1）モデル計算による素子動作原理の解析、（2）低電圧駆動に向けた素子構造と材料の最適化、（3）3値出力のバランス改善、（4）フレキシブル基板上での動作実証、（5）新しい機能性に向けた光照射効果の解析といった5つの課題に取り組んできた。その結果、上記の5つの課題すべてに着実な進捗が見られた。
まず、モデル計算では素子の動作時における電荷分布を解析し、動作原理の理解が進んだ。その結果、素子の構造因子がおよぼす出力電圧特性が明確になり、素子構造の設計指針を得た。この知見をもとに、バランスのとれた3値出力やフルスイング出力を実現した。
次に電極やゲート絶縁膜の材料を最適化することにより従来の1/5程度の低電圧駆動も達成している。
さらに、これらの成果を発展させるべく、プラスチック基板上で素子を作製したところ、三値インバーター動作が確認できた。再現性と信頼性には改善の余地が残されているものの、柔軟性と高集積化を同時達成するための第一歩の成果が得られたことを意味する。
一方、多機能化の一環として光照射による素子の動作制御も試みた。その結果、照射光の波長に依存して素子特性の制御が可能であることを見出した。これはp型・n型半導体材料が異なる光吸収波長を有することに由来することも突き止めた。これらの成果は3値出力の精密制御や光-電子結合素子の応用が期待できる。
|
| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
光による制御性とその機構解明、プラスチック基板を使ったフレキシブル演算素子の動作実証、バランスのとれた三値演算とフルスイング出力、低電圧駆動など特筆するべき成果が得られた。いずれも想定していた以上に早期に実現できている。そのため多値だけでなく、論理演算機能というさらなる機能素子への展開や、オペランド計測技術によるメカニズムの理解に取りかかれる状況に移行している。
|
| 今後の研究の推進方策 |
①応用への展開、②論理演算回路への展開、③二次元層状物質への展開の3つの展開を計画している。具体的には以下の通り。
①応用への展開： 3年の期間内ではほぼ基礎的な動作の実証や動作メカニズムの解析に注力している。これを基に期間終了後は応用展開を目指した課題に取り組む。具体的には低電圧化、フレキシブル基板上での安定動作、光による精密制御をさらに推進する（既に一部着手済み）。
②論理演算回路への展開：ここまでは多値演算に特化していたが、それに加えて論理演算への展開も試みる。素子構造を工夫することにより、単一のトランジスタでありながらAND回路、OR回路などの論理演算素子として機能することを実証する。既に一部取りかかっている。
③二次元層状物質への展開：ここまでは有機半導体を用いて素子を構成してきたが、微細加工に限界があることや材料の選択肢に限りがあるといった課題が残る。そこで遷移金属カルコゲナイドなどの二次元層状物質をチャネル材料として用いることによってこれらの課題を解決する。特に上述した論理演算素子には有効と思われる。この課題についても一部取りかかっている。
|
