有機トランジスタを用いたフレキシブル無線磁気計測システムの開発

本研究では、「低電圧駆動かつ大面積成膜プロセスにも応用が出来る」有機薄膜トランジスタを応用することで、世界初のフレキシブル無線磁気計測システムを実現した。フレキシブルな磁気センサは、設置場所の形状にあまり依存せず磁気検出できる特性を生かして高精度な生体センサや建築物における鉄骨の劣化を検出するセンサなどへの応用が期待されている。しかし、これまで報告されてきたフレキシブル磁気センサは単一素子のものしか報告されておらず、実応用に必要な回路化がなされていなかった。また磁気センサ素子の感度もミリテスラレベルで決して高感度な素子ではなかった。本研究では、フレキシブル磁気センサ回路の社会実装を実現するための基盤技術開発として、フレキシブル磁気センサ素子の集積回路化、高感度化、無線システム化を目的としていた。本研究では、フレキシブル磁気センサマトリクスと同一平面の1.5マイクロメートルのポリマーフィルム上に有機信号増幅器、マトリクスドライバ回路、駆動用定電流回路を全て集積した世界初のフレキシブル磁気センサマトリクス回路を作製し、その動作実証までを昨年行った。当年度においてこれらの内容を取りまとめて、権威ある国際学術論文誌であるScience Advancesに研究成果を投稿し、掲載された。また、昨年設計した高同相信号除去比を有する高ゲイン有機信号増幅回路の回路作製及び動作実証を行った。その結果、柔軟CMOS型有機回路で同相信号除去機能を持つ有機差動信号増幅回路の開発に成功した。また、デバイス界面の最適化によって有機トランジスタのノイズレベルを従来型トランジスタよりも1桁程度低減することに成功した。それにより、世界で最もノイズレベルの低い有機トランジスタを実現した。当該研究成果は、国際学術雑誌であるACS Applied Materials & Interfaces に掲載された。

本研究では、「低電圧駆動かつ大面積成膜プロセスにも応用が出来る」有機薄膜トランジスタを応用することで、世界初のフレキシブル無線磁気計測システムを実現した。フレキシブルな磁気センサは、設置場所の形状にあまり依存せず磁気検出できる特性を生かして高精度な生体センサや建築物における鉄骨の劣化を検出するセンサなどへの応用が期待されている。しかし、これまで報告されてきたフレキシブル磁気センサは単一素子のものしか報告されておらず、実応用に必要な回路化がなされていなかった。また磁気センサ素子の感度もミリテスラレベルで決して高感度な素子ではなかった。本研究では、フレキシブル磁気センサ回路の社会実装を実現するための基盤技術開発として、フレキシブル磁気センサ素子の集積回路化、高感度化、無線システム化を目的としていた。本研究では、フレキシブル磁気センサマトリクスと同一平面の1.5マイクロメートルのポリマーフィルム上に有機信号増幅器、マトリクスドライバ回路、駆動用定電流回路を全て集積した世界初のフレキシブル磁気センサマトリクス回路を作製し、その動作実証までを昨年行った。当年度においてこれらの内容を取りまとめて、権威ある国際学術論文誌であるScience Advancesに研究成果を投稿し、掲載された。また、昨年設計した高同相信号除去比を有する高ゲイン有機信号増幅回路の回路作製及び動作実証を行った。その結果、柔軟CMOS型有機回路で同相信号除去機能を持つ有機差動信号増幅回路の開発に成功した。また、デバイス界面の最適化によって有機トランジスタのノイズレベルを従来型トランジスタよりも1桁程度低減することに成功した。それにより、世界で最もノイズレベルの低い有機トランジスタを実現した。当該研究成果は、国際学術雑誌であるACS Applied Materials & Interfaces に掲載された。