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東大と産総研、超短波帯で動作する有機トランジスタの開発に成功

発表日:2020年2月5日

世界最速有機トランジスタを実現

―短チャネルと高移動度を両立する微細加工技術を開発―

1.発表者:

山村 祥史(東京大学大学院新領域創成科学研究科物質系専攻 博士課程 3年生)

渡邉 峻一郎(東京大学大学院新領域創成科学研究科物質系専攻 特任准教授/産業技術総合研究所 産総研・東大 先端オペランド計測技術オープンイノベーションラボラトリ 客員研究員 兼務)

竹谷 純一(東京大学大学院新領域創成科学研究科物質系専攻 教授/マテリアルイノベーション研究センター(MIRC)特任教授 兼務/産業技術総合研究所 産総研・東大 先端オペランド計測技術オープンイノベーションラボラトリ 客員研究員 兼務/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(WPI-MANA)MANA 主任研究者(クロスアポイントメント))

2.発表のポイント:

◆半導体集積デバイスの応答周波数は、論理演算のコアであるトランジスタの移動度とそのチャネル長に依存します。これまで、有機トランジスタにおいては、高移動度と短チャネル化を両立することは困難でした。

◆今回、有機半導体単結晶薄膜の直上でチャネル長1マイクロメートルの微細加工手法を開発し、有機トランジスタの応答周波数として世界最速の38MHzを達成し、超短波帯(VHF帯:30-300MHz)で応答する有機トランジスタを世界で初めて実証しました。

◆超短波帯は、FMラジオ放送やアマチュア無線などの電波として利用されています。将来、超短波帯を利用した長距離無線通信が可能な有機集積回路の実現が期待されます。

3.発表概要:

東京大学大学院新領域創成科学研究科、同マテリアルイノベーション研究センター、産業技術総合研究所 産総研・東大 先端オペランド計測技術オープンイノベーションラボラトリ(注1)、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(WPI-MANA)の共同研究グループは、有機半導体単結晶の薄膜上でチャネル長(注2)1マイクロメートルスケールの微細加工手法を新たに開発しました。その結果、10cm2/Vsの高移動度(注3)と短チャネル化を同時に達成したことで、同研究グループがこれまでに有していた世界記録を2倍程度更新し、世界最速となる38MHzの遮断周波数(注4)を達成しました。また、この有機トランジスタは、交流信号を直流信号に変換する整流性(注5)を有しており、100MHzでもその整流性が失われないことを実証しました。近年、世界中で有機トランジスタの高速化が進められている中、同研究グループは超短波帯(注6)で動作する有機トランジスタの開発に世界で初めて成功しました。

本研究成果は、独国科学雑誌「Advanced Functional Materials」2020年2月5日版に掲載されます。本研究は、日本学術振興会(JSPS)科学研究費補助金「単結晶有機半導体中電子伝導の巨大応力歪効果とフレキシブルメカノエレクトロニクス」「有機単結晶半導体を用いたスピントランジスタの実現」(研究代表者:竹谷 純一)の一環として行われました。

※以下は添付リリースを参照

リリース本文中の「関連資料」は、こちらのURLからご覧ください。

添付リリース

https://release.nikkei.co.jp/attach_file/0528194_01.pdf

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