有機材料から作られた最初のバイポーラトランジスタ • The Register

ドイツの科学者らは、有機材料からバイポーラトランジスタを開発し、柔軟で透明なエレクトロニクスへの道を開いたと主張している。

ドレスデン工科大学博士研究員Shu-Jen Wang氏が主導したこの研究は、ドープされたルブレンを使用して有機バイポーラ接合トランジスタを構築した。 これにより、半導体業界が有機材料に切り替え、電子デバイスを構築するための幅広い材料ライブラリへのアクセスが増える可能性がある。

トランジスタは今日のデジタル回路の基礎であり、簡単なレベルでは、ある信号が別の信号を制御できるようになります。 電子またはその正の対応物 (正孔)、あるいはその両方である電荷キャリアの電流を制御することで、信号を増幅したり、「オン」状態と「オフ」状態を切り替えたりすることができます。

トランジスタには、電界効果トランジスタとバイポーラ トランジスタの 2 つの大きなクラスがあります。 ほとんどのトランジスタは無機材料、最も一般的にはシリコンで作られています。 数十年にわたり、研究者らは有機材料を使用してトランジスタを構築すること（柔軟なシステムや透明なシステムを作成できる可能性がある）の探索を開始したが、新しい材料セットへの移植に成功したのは電界効果トランジスタだけだった。

「[電荷キャリアの]高い移動度を達成することは、シリコンなどの無機材料では簡単ですが、有機材料ではより困難です。それにもかかわらず、有機トランジスタ、有機太陽電池、有機発光ダイオードが初めて製造されて以来、 1980 年代、有機エレクトロニクスの分野、特に OLED ディスプレイ業界で大きな進歩が見られました」とプリンストン大学電気コンピュータ工学部の Julie Euvrard 氏と Barry Rand 氏は説明しました。

「有機バイポーラ接合トランジスタは、無機半導体に比べて有機では電荷キャリアの移動度が低いため、これまで試みられていなかった」と彼らは述べた。

「したがって、課題は、両方のキャリアに対して高い移動度を持つ有機材料を設計することによって、機能的なバイポーラ接合トランジスタを製造することである」と解説者らは述べた。 有機材料の低移動度特性は結晶秩序の欠如が一因であるため、研究者らはこれらのフィルムがルブレンとして知られる有機半導体の薄い（約20ナノメートル）結晶質テンプレート上に設計されたと説明した。

この研究の副次的な利点として、研究者らは、有機半導体ではこれまで調査されていなかった、少数キャリア拡散長として知られる材料の半導体特性を測定することができた。

「Wang氏らの研究は、有機バイポーラ接合トランジスタがこの基本パラメータにアクセスする手段を提供し、これらの材料をより深く理解し、既存の技術を強化できる可能性があることを示唆している」とEuvrard氏とRand氏は述べた。

水曜日にネイチャー誌に掲載された論文の中で、研究者らは、有機半導体は低コストで生体適合性のある炭素ベースの材料であり、蒸着や印刷などの簡単な技術で堆積できるため、薄膜エレクトロニクスをサポートできるのではないかと推測している。 このアプローチにより、「有機半導体デバイスを、人体の表面や体内、衣類やパッケージなどに使用されるユビキタスエレクトロニクスに使用できるようになる可能性がある。

「我々の結果は、より高速なスイッチング速度を備えた高性能有機エレクトロニクスの新しいデバイスコンセプトへの扉を開くものである」と彼らは結論づけた。 ®

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