Un nouveau transistor organique anti-ambipolaire a été mis au point. Il est capable d’effectuer n’importe laquelle des cinq opérations de porte logique en ajustant les tensions d’entrée de ses deux portes. Il pourrait être utilisé pour développer des circuits logiques électriquement reconfigurables, ce qui pourrait être la clé du développement de dispositifs mobiles à haute performance.
Construction de circuits logiques multiples utilisant un seul transistor.
Le National Institute for Materials Science (NIMS) et l’Université des sciences de Tokyo ont réussi à mettre au point un transistor organique anti-ambipolaire capable d’effectuer n’importe laquelle des cinq opérations de porte logique (AND, OR, NAND, NOR ou XOR) en ajustant les tensions d’entrée de ses doubles portes. Ce transistor léger avec une capacité de portes logiques multiples peut être utilisé pour développer des circuits logiques électriquement reconfigurables, ce qui pourrait être la clé du développement de dispositifs mobiles à haute performance.
Alors que l’Internet des objets (IoT) devient une réalité, le volume de données à traiter devrait monter en flèche. Cela nécessitera des dispositifs de traitement de données légers, performants et mobiles. Les circuits intégrés organiques avec transistors organiques sont une technologie qui pourrait changer la donne dans le développement de tels dispositifs. Cependant, la densité d’intégration de ces circuits est restée très faible en raison de leur incompatibilité avec les technologies de microfabrication existantes.
Pour résoudre ce problème, ce groupe de recherche a développé un transistor anti-ambipolaire organique à double grille capable d’effectuer des opérations de porte logique à deux entrées en le concevant pour réduire son courant de drain lorsque la tension de grille dépasse un certain seuil.
Transistor organique anti-ambipolaire à double grille conçu pour effectuer une opération de porte logique ET. Crédit : Ryoma Hayakawa National Institute for Materials Science.
Lorsque des tensions d’entrée sont appliquées aux grilles supérieure et inférieure du transistor, celui-ci produit un signal de sortie (c’est-à-dire un courant de drain). Ce transistor a démontré sa capacité à agir comme cinq types différents de portes logiques à deux entrées à température ambiante lorsque les tensions d’entrée sont ajustées. La technologie actuelle des circuits intégrés nécessite quatre transistors pour former un circuit NAND et 12 transistors pour former un circuit XOR.
En revanche, un seul de ces transistors nouvellement développés est nécessaire pour former ces circuits. En outre, ce transistor peut être utilisé pour augmenter considérablement la densité d’intégration des circuits organiques, ce qui a constitué un défi majeur dans l’électronique organique. Dans ses recherches futures, le groupe prévoit de développer des circuits intégrés électriquement reconfigurables en utilisant ce nouveau transistor.
Référence : “Portes logiques organiques reconfigurables électriquement : A Promising Perspective on a Dual-Gate Antiambipolar Transistor” par Ryoma Hayakawa, Kosuke Honma, Shu Nakaharai, Kaname Kanai et Yutaka Wakayama, 10 février 2022, Matériaux avancés.
DOI : 10.1002/adma.202109491
Ce projet a été réalisé par Ryoma Hayakawa (chercheur principal, Quantum Device Engineering Group (QDEG), International Center for Materials Nanoarchitectonics (MANA), NIMS), Shu Nakaharai (chercheur principal, QDEG, MANA, NIMS), Yutaka Wakayama (chef du QDEG, MANA, NIMS), Kosuke Honma (étudiant diplômé, Université des sciences de Tokyo) et Kaname Kanai (professeur, Université des sciences de Tokyo). Ces travaux ont été menés dans le cadre de l’école doctorale conjointe NIMS-Université des sciences de Tokyo, conjointement avec un autre projet intitulé “Développement d’un transistor organique à résistance négative dans le but d’augmenter de manière significative la densité d’intégration des circuits organiques” (chercheur principal : Yutaka Wakayama, numéro de projet : 19H00866) financé par le JSPS Grant-in-Aid for Scientific Research (A).
