日本科研团队介绍具有五种逻辑门状态的有机双栅极反双晶体管

2022年05月17日 19:32 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

在 2022 年 2 月 10 日发表于《先进材料》期刊上的一篇文章中,日本国立材料研究所(NIMS)和东京理科大学的研究人员,详细介绍了其成功开发的新型“有机反双极”晶体管。据悉,这种轻量级晶体管能够通过调节执行五种逻辑门(AND、OR、NAND、NOR、XOR)操作中的任何一种双栅极的输入电压,而适用于开发“电可重构”型逻辑电路。

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研究配图 - 1:器件结构 / 光学显微图像

SCI Tech Daily 指出:随着物联网(IoT)走入寻常千万家,边缘计算设备的数据处理量也迎来了激增。

这意味着芯片行业需要更加轻量级、高性能的移动数据处理设备,而得益于能够使用单个晶体管来构建多个逻辑电路,未来我们或开发出基于有机双反极晶体管的高性能移动设备。

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研究配图 - 2:底部曲线 / 顶部依赖性 / 映射函数

遗憾的是,由于和现有的微加工技术不兼容,此类集成电路的密度一直很低。为了攻克这方面的难题,日本研究团队开发出了一种有机双栅极反双极晶体管。

通过独特的设计,其能够在栅极电压超过某个阈值时降低其漏极电流,从而实现双输入逻辑栅极的操作。

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研究配图 - 3:双输入电压函数的 2D-ID 映射

在将电压施加到晶体管的顶栅和底栅时,它会产生一个输出信号(即漏极电流)。而当调整输入电压时,该晶体管又会在室温下表现出具有五种不同类型的双输入逻辑门的能力。

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研究配图 - 4:具有不同 VD 值的底部曲线 / 双输入函数的 2D-ID 映射电压

据悉,现有集成电路技术需要用到 4 个晶体管,才能组成一个“或非”(NAND)电路。此外需要 12 个晶体管,才能组成一个“异或”(XOR)电路。而新颖的“有机反双极”(organic anti-ambipolar)晶体管

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研究配图 - 5:紫色 / 白色区域,分别指代 -7.5 nA 以上 / 以下电流。

正因如此,这种具有电可重构有机逻辑门的双栅极反双极晶体管,才被许多人视作提升电路集成密度的一个关键。即便在有机电子学领域,这本身也是一项重大的挑战。

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(传送门:Advanced Materials

展望未来,日本国立材料研究所和东京理科大学研究团队还计划利用这种新型晶体管,来开发电可重构集成电路。不过在正式推向市场之前,我们仍有很长一段路要走。

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