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

使用有机晶体管开发灵活的无线磁测量系统

• 批准号: 18J12316
• 负责人: 近藤 雅哉
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-25 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18J12316/
• 关键词: フレキシブルエレクトロニクス; 有機トランジスタ; 磁気センサ; 低周波ノイズ; 電子デバイス・機器; 有機薄膜トランジスタ; フレキシブルセンサシステム; ワイヤレスシステム; プリンテッドエレクトロニクス

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。

This study aims to realize the application of organic thin film technology in the field of low voltage and large area film formation. It is the first time in the world that wireless magnetic measurement technology has been developed. The magnetic field of a building depends on the shape of the installation site and the characteristics of the magnetic field. The deterioration of the iron structure of the building is detected with high precision. The report is based on the information provided by the Ministry of Foreign Affairs and the Ministry of Foreign Affairs. The sensitivity of the magnetic element is determined by the sensitivity of the magnetic element. This study aims at the development of substrate technology for the realization of integrated circuit, high sensitivity and wireless system of magnetic circuit elements. This study is aimed at the first time in the world to integrate the control and operation of the 1.5-level signal amplifier, signal amplifier loop and constant current loop on the same plane. The content of this year's international academic papers is selected and published. The circuit operation and operation of the organic signal amplification loop are verified by the high in-phase signal removal ratio designed last year. As a result, the in-phase signal removal function of the flexible CMOS organic circuit was successfully developed with the organic differential signal amplification circuit. The optimization of the interface between the two systems was successful in reducing the level of optimization of the interface. The world's most popular online shopping mall is now in full swing. The results of this research were published in ACS Applied Materials & Interfaces.

项目成果

IFW, Dresden(ドイツ)

IFW，德累斯顿（德国）

"低電圧駆動有機トランジスタの開発とフレキシブルセンサ回路への応用,"

“低压驱动有机晶体管的开发及其在柔性传感器电路中的应用”

• 发表时间: 2018
• 作者: 近藤 雅哉;植村隆文;杉山 真弘;秋山実邦子;吉本秀輔;荒木徹平;野田 祐樹;Michael Melzer;Daniil Karnaushenko;Oliver Schmidt;関谷毅
• 通讯作者: 関谷毅

Imperceptible magnetic sensor matrix system integrated with organic driver and amplifier circuits

• DOI: 10.1126/sciadv.aay6094
• 发表时间: 2020-01-01
• 期刊: SCIENCE ADVANCES
• 影响因子: 13.6
• 作者: Kondo, M.;Melzer, M.;Sekitani, T.
• 通讯作者: Sekitani, T.

"Wireless Ultraflexible Magnetic Sensor Matrix System Integrated with Organic Driver and Amplifier Circuits,"

“集成有机驱动器和放大器电路的无线超柔性磁传感器矩阵系统”

• 发表时间: 2018
• 作者: Masaya Kondo;Michael Melzer;Takafumi Uemura;Daniil Karnaushenko;Shusuke Yoshimoto;Mihoko Akiyama;Noda Yuki;Teppei Araki;Oliver Schmidt;and Tsuyoshi Sekitani
• 通讯作者: and Tsuyoshi Sekitani

Ultralow-Noise Organic Transistors Based on Polymeric Gate Dielectrics with Self-Assembled Modifiers

基于具有自组装改性剂的聚合物栅极电介质的超低噪声有机晶体管

• DOI: 10.1021/acsami.9b13056
• 发表时间: 2019
• 期刊: ACS Applied Materials & Interfaces
• 影响因子: 9.5
• 作者: Kondo Masaya;Uemura Takafumi;Ishiwari Fumitaka;Kajitani Takashi;Shoji Yoshiaki;Morita Masato;Namba Naoko;Inoue Yumi;Noda Yuki;Araki Teppei;Fukushima Takanori;Sekitani Tsuyoshi
• 通讯作者: Sekitani Tsuyoshi