Development of high-precision threshold voltage control technology for organic thin-film transistors

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本研究では、フレキシブル有機電子回路における高精度の特性制御技術を確立し、次世代センサ技術に求められる高精度アナログ信号処理と超低消費電力駆動を両立する事を目的として研究を実施する。本基盤技術の確立により、フレキシブル電子回路を実現する種々の薄膜半導体技術と比較して、有機薄膜トランジスタの技術優位性を明確にすることで産業応用を加速することを目的としている。2022年度は、紫外光照射によって分子構造が変化する塗布型・光応答性高分子薄膜をトランジスタの絶縁層として活用し、フレキシブル有機トランジスタのしきい値電圧を「0.1 Vレベルの高い精度」で任意に制御する技術の開発を行い、n型の有機トランジスタにおいて、n型有機半導体材料の選択、紫外線照射時間の最適化などを実施する事によって、実際に0.1 Vレベルでのしきい値電圧制御を実現した。以上の取組みにより、p/n型トランジスタのそれぞれにおいて、デプレッション型（D型）、エンハンスメント型（E型）を同一基板上の任意の場所に作り分ける技術が完成した。また、実際にその有用性を実証するために研究提案にも掲げた「サブスレッショルド領域スイッチングによるnW級・超低消費電力回路駆動」を実証するための回路設計、試作と評価までを行った。その結果、サブスレッショルド領域スイッチングを実現したpWレベルの超低消費電力CMOSインバーターの作製に成功している。以上の成果をもって、今年度の研究実績として、ACS Applied Electronic Materials（IF：4.494（2021））に報告を行った（掲載済み）。