東京大學和大阪府立產業技術綜合研究所等組成的研究小組于2015年1月26日宣布,利用印刷技術制作cmos電路和溫度傳感器,并將其連接到13.56mhz用天線上,由此可以成功地發送溫度數據。此次成果是利用載流子遷移率為16.2cm2/vs的單晶有機半導體實現的,這一數值比傳統的有機材料高出10倍以上。由于不需要真空工藝,因此制造成本可降至原來的十分之一以下。
形成cmos電路時,利用了該研究小組開發的“涂布結晶化法”。涂布結晶化法的具體步驟是制作出摻有p型或n型單晶有機半導體材料以及粘度較大的高分子的混合溶液,然后將混合溶液涂布在基板上。溶液蒸干時,下面形成高分子層、上面形成單晶有機材料層。將p型線和n型線間隔一定距離交替布設,在其上面繪制電極、連接布線,由此便形成了半導體元件。數字電路方面,形成了實現存儲器所需要的d-觸發器(flip-flop)電路以及發送數據所需要的4bit移位寄存器。
溫度傳感器的實現利用了有機高分子材料“pedot:pss”的電阻會因溫度而發生變化這個特性。另外,還采用有機半導體材料形成了將模擬電阻數據轉換成數字數據的電路。此外,還備有采用有機tft元件(基于涂布結晶法)的整流電路。
此次的研究是作為日本新能源產業技術綜合開發機構(nedo)“戰略性節能技術革新項目”中“開發采用革新性有機晶體管的塑料電子標簽”課題實施的。東京大學的竹谷研究室、大阪府立產業技術綜合研究所宇野主任研究員的研究小組、toppanforms、jnc、電裝、富士膠片、tanaka控股以及日本electroplatingengineers參加了此次研究。
該研究小組已經在2011年成功地開發出了采用單晶有機材料的高性能有機tft,在2012年成功開發出了利用涂布結晶法的液晶顯示屏驅動,在2014年成功開發出了采用單晶tft的低成本rfid標簽整流器,有關成果已經發布。今后將推進開發配備溫度傳感器的物流管理用rfid,以便用于實際用途。另外,還將在東京大學內組建的“高端有機半導體研究開發和研究中心”,與從事有機半導體材料開發、面板部件、裝置開發和元件開發的企業開展共同研究,推進開發廣泛用于多種用途的高速有機電子元件。
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