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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

利用光敏绝缘薄膜提高有机CMOS放大器电路的性能并将其应用于超柔性生物传感器

基本信息

批准号：
22KJ2170
负责人：
田口剛輝
金额：
$ 1.09万
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：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

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。

In this study, the UV spectrum of photosensitive insulating film was used to control the threshold voltage of any one of the photosensitive insulating films, and the world's lowest power consumption performance of photosensitive insulating film was realized. The biological signal is loaded with long-term sensory information, and the technology is focused on understanding the health status of people in daily life. The signal time is very long and the consumption power is very low. Biological signals vary in frequency, minimum power consumption, signal processing, and characteristics of organic thin films within the same substrate. This paper reports the number of organic thin films fabricated on the same substrate and the number of organic thin films fabricated on the same substrate. In this study, the threshold voltage of any p-type n-type organic thin film was fabricated on the same substrate. Now that this technology is in use, a complementary fibre-chip signal processing circuit with a total film thickness of 2.5 μm or less has been realized with a minimum power consumption of 4 pW and an operating cycle of 100 Hz under light irradiation on a single floor. It is possible to measure the shape of the muscle wave by comparing the frequency band of the biological signal with the frequency band of the biological signal. ACS Applied Electronic Materials International Academic Journal The accuracy of UV radiation is about 2 μm. The technique is useful in the manufacture of integrated circuits.

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Ultraflexible and Bio Conformable Organic Circuits for Healthcare Applications

适用于医疗保健应用的超柔性和生物相容性有机电路

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Takafumi Uemura;Naoko Namba;Masahiro Sugiyama;Koki Taguchi;Mihoko Akiyama;Teppei Araki;and Tsuyoshi Sekitani
通讯作者：
and Tsuyoshi Sekitani

Photopatternable Control of Threshold Voltage in Organic Transistors for Complementary Ultraflexible Circuits

互补超柔性电路有机晶体管阈值电压的光图案化控制

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Koki Taguchi;Takafumi Uemura;Andreas Petritz;Naoko Namba;Teppei Araki;Masahiro Sugiyama;Barbala Stadlober;and Tsuyoshi Sekitani
通讯作者：
and Tsuyoshi Sekitani

フレキシブル有機回路のセンサー実装に向けて

实现柔性有机电路的传感器