導電性高分子のパワーを自在に操る(Flexing the Power of a Conductive Polymer)

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次世代有機エレクトロニクスに期待される新素材 A new material holds promise for the next generation of organic electronics

2022-06-23 カリフォルニア大学サンタバーバラ校(UCSB)


Concept illustration depicts highly mobile electrons moving across the polymer
Photo Credit: BRIAN LONG

再構成可能な論理回路は、エネルギー効率を高めながら回路設計を簡略化することができるため、ポストCMOSエレクトロニクスの候補として特に注目されている。最近開発された炭素系(シリコン系やガリウムナイトライド系などとは異なる)トランジスタの1つである有機電気化学トランジスタ(OECTs)は、再構成可能な電子機器に適していることが示されている。
画期的な材料である柔らかい炭素ベースの半導体ポリマーが、従来のシリコントランジスタに見られる無機半導体を超える独自の利点をもたらす
CPE-K(共役高分子電解質)の大きな特長は、ゲート電圧を調整するだけで、空乏モードと蓄積モードのいずれかに切り替えることができるリコンフィギャブル(デュアルモード)論理ゲートを実現できることである。空乏モードでは、ゲート電圧の印加前、ドレイン-ソース間の活物質を流れる電流が大きい状態(オン状態)である。ゲート電圧が印加されると電流が減少し、トランジスタはオフ状態になる。蓄積モードはその逆で、ゲート電圧がかかっていない状態ではトランジスタはOFFの状態であり、ゲート電圧をかけると電流が増え、ONの状態に切り替わる。
CPE-KベースのOECTのもう一つの利点は、非常に低い電圧で動作させることができるため、パーソナルエレクトロニクスでの使用に適していることです。この材料は、その柔軟性と生体適合性とともに、埋め込み型バイオセンサーやウェアラブルデバイス、OECTが人工シナプスや不揮発性メモリとして機能するような神経形態コンピューティングシステムの候補となり得るものです。

<関連情報>

再構成可能なエレクトロニクスを目指した自己共役型高分子電解質を用いたデュアルモード有機電気化学トランジスタ(Adv.Mater.23/2022) Dual-Mode Organic Electrochemical Transistors Based on Self-Doped Conjugated Polyelectrolytes for Reconfigurable Electronics (Adv. Mater. 23/2022)

Tung Nguyen-Dang,Sangmin Chae,Jirat Chatsirisupachai,Hiba Wakidi,Vinich Promarak,Yon Visell,Thuc-Quyen Nguyen
Advanced Materials  Published: 09 June 2022
DOI:https://doi.org/10.1002/adma.202270170

Abstract

Organic Electrochemical Transistors

A dual ionic transport property of self-doped conjugated polyelectrolytes is reported by Thuc-Quyen Nguyen and co-workers in article number 2200274: they can be both doped and dedoped upon the interaction with anions (blue) and cations (red) in an electrolyte, respectively. This discovery enables dual-mode organic electrochemical transistors, paving the way for the use of organic devices in emerging reconfigurable electronics.

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