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2022 年度 実績報告書

感光性絶縁膜を用いた有機CMOS増幅回路の高性能化と超柔軟生体センサへの応用

研究課題

研究課題/領域番号 22J14062
配分区分補助金
研究機関大阪大学

研究代表者

田口 剛輝  大阪大学, 工学研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2022-04-22 – 2024-03-31
キーワード有機薄膜トランジスタ / 有機エレクトロニクス / 有機半導体 / フレキシブルエレクトロニクス / ウェアラブルセンサ / 生体センサ / 有機デバイス
研究実績の概要

本研究は、フレキシブル有機薄膜トランジスタにおける感光性絶縁膜のUVパターンを利用して任意箇所のトランジスタの閾値電圧を制御することで、世界最低消費電力性能のポリマー絶縁膜を有するフレキシブル有機相補型増幅回路を実現し、ウェアラブル生体センサへ実装した。
ウェアラブル生体センサは日常的に人の健康状態の理解を深めるために、様々な生体信号を装着感なく長時間モニタリングできる技術として注目が集まっている。信号の長時間モニタリングのためにはセンサの消費電力を最小限にすることが重要である。生体信号は種類によって周波数帯が異なるため、最小の消費電力で信号を処理するためには有機薄膜トランジスタの特性を同一基板内で調整する必要がある。しかし、これまで報告されてきた同一基板内での有機薄膜トランジスタの特性の調整技術は作製プロセス数が数から十数工程と複雑になり、特性の調整技術を用いた生体センサへの実装は実現されていない。
本研究では、感光性絶縁膜のUVパターンを利用することで任意箇所のp型n型の有機薄膜トランジスタの閾値電圧(オン電圧)を同一基板内で制御した。この技術を用いることで、単プロセスである光照射により最小消費電力4 pW、動作周波数100 Hz程度の性能を有する総膜厚2.5 μm以下の相補型のフレキシブル信号処理回路を実現した。また開発したフレキシブル信号処理回路を用いて生体信号において比較的高い周波数帯を有する筋電波形の測定が可能であることを実証した。これらの内容を、権威ある国際学術誌ACS Applied Electronic Materialsに投稿し、掲載された。またUVパターン精度をより高い空間分解能を持つフォトサーマル顕微鏡で評価した結果、パターン精度は約2 μmであることが示され、本技術が集積回路の作製に有用であることを示した。

現在までの達成度 (段落)

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

今後の研究の推進方策

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2022 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 2件)

  • [国際共同研究] JOANNEUM RESEARCH(オーストリア)

    • 国名
      オーストリア
    • 外国機関名
      JOANNEUM RESEARCH
  • [雑誌論文] Fine-Tuning the Performance of Ultraflexible Organic Complementary Circuits on a Single Substrate via a Nanoscale Interfacial Photochemical Reaction2022

    • 著者名/発表者名
      Taguchi Koki、Uemura Takafumi、Petritz Andreas、Namba Naoko、Akiyama Mihoko、Sugiyama Masahiro、Araki Teppei、Stadlober Barbara、Sekitani Tsuyoshi
    • 雑誌名

      ACS Applied Electronic Materials

      巻: 4 ページ: 6308~6321

    • DOI

      10.1021/acsaelm.2c01444

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Photopatternable Control of Threshold Voltage in Organic Transistors for Complementary Ultraflexible Circuits2022

    • 著者名/発表者名
      Koki Taguchi, Takafumi Uemura, Andreas Petritz, Naoko Namba, Teppei Araki, Masahiro Sugiyama, Barbara Stadlober, and Tsuyoshi Sekitani
    • 学会等名
      2022 MRS Spring Meeting & Exhibit
    • 国際学会
  • [学会発表] Ultraflexible and Bio Conformable Organic Circuits for Healthcare Applications2022

    • 著者名/発表者名
      Takafumi Uemura, Naoko Namba, Masahiro Sugiyama, Koki Taguchi, Mihoko Akiyama, Teppei Araki, and Tsuyoshi Sekitani
    • 学会等名
      2022 MRS Spring Meeting & Exhibit
    • 国際学会
  • [学会発表] フレキシブル有機回路のセンサー実装に向けて2022

    • 著者名/発表者名
      田口剛輝, 植村隆文, Andreas Petritz, 難波直子, 秋山実邦子, 杉山真弘, 荒木徹平, BarbaraStadlober, 関谷毅
    • 学会等名
      2022年 度第1回大阪大学JSAP学生チャプター講演会
  • [学会発表] 単一基板内フレキシブル有機相補型回路の性能変調:光 化学反応を利用した有機薄膜トランジスタの開発2022

    • 著者名/発表者名
      田口剛輝, 植村隆文, Andreas Petritz, 難波直子, 秋山実邦子, 杉山真弘, 荒木徹平, Barbara Stadlober, 関谷毅
    • 学会等名
      第17回有機デバイス・物性院生研究会

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公開日: 2023-12-25  

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