東京大學(xué)和大阪府立產(chǎn)業(yè)技術(shù)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(shù)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(fā)送溫度數(shù)據(jù)。此次成果是利用載流子遷移率為16.2cm2/Vs的單晶有機(jī)半導(dǎo)體實(shí)現(xiàn)的，這一數(shù)值比傳統(tǒng)的有機(jī)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(shí)，利用了該研究小組開發(fā)的“涂布結(jié)晶化法”。涂布結(jié)晶化法的具體步驟是制作出摻有p型或n型單晶有機(jī)半導(dǎo)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(shí)，下面形成高分子層、上面形成單晶有機(jī)材料層。將p型線和n型線間隔一定距離交替布設(shè)，在其上面繪制電極、連接布線，由此便形成了半導(dǎo)體元件。數(shù)字電路方面，形成了實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)器所需要的D-觸發(fā)器(Flip-Flop)電路以及發(fā)送數(shù)據(jù)所需要的4bit移位寄存器。

　　溫度傳感器的實(shí)現(xiàn)利用了有機(jī)高分子材料“PEDOT：PSS”的電阻會(huì)因溫度而發(fā)生變化這個(gè)特性。另外，還采用有機(jī)半導(dǎo)體材料形成了將模擬電阻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的電路。此外，還備有采用有機(jī)TFT元件(基于涂布結(jié)晶法)的整流電路。

　　此次的研究是作為日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機(jī)構(gòu)(NEDO)“戰(zhàn)略性節(jié)能技術(shù)革新項(xiàng)目”中“開發(fā)采用革新性有機(jī)晶體管的塑料電子標(biāo)簽”課題實(shí)施的。東京大學(xué)的竹谷研究室、大阪府立產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所宇野主任研究員的研究小組、Toppan Forms、JNC、電裝、富士膠片、TANAKA控股以及日本Electroplating Engineers參加了此次研究。

D-觸發(fā)器電路

此次開發(fā)系統(tǒng)的總體情況

　　該研究小組已經(jīng)在2011年成功地開發(fā)出了采用單晶有機(jī)材料的高性能有機(jī)TFT，在2012年成功開發(fā)出了利用涂布結(jié)晶法的液晶顯示屏驅(qū)動(dòng)，在2014年成功開發(fā)出了采用單晶TFT的低成本RFID標(biāo)簽整流器，有關(guān)成果已經(jīng)發(fā)布。今后將推進(jìn)開發(fā)配備溫度傳感器的物流管理用RFID，以便用于實(shí)際用途。另外，還將在東京大學(xué)內(nèi)組建的“高端有機(jī)半導(dǎo)體研究開發(fā)和研究中心”，與從事有機(jī)半導(dǎo)體材料開發(fā)、面板部件、裝置開發(fā)和元件開發(fā)的企業(yè)開展共同研究，推進(jìn)開發(fā)廣泛用于多種用途的高速有機(jī)電子元件。