NIMS、電圧ではなく磁気で動作する新原理のトランジスタを開発

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物質・材料研究機構(NIMS)は2017年9月7日、電圧ではなく磁気でイオンを輸送する新しい原理で動作するトランジスタの開発に成功したと発表した。省エネルギーで新しい機能を持った情報通信デバイスなどの開発につながると期待される。

電池、キャパシタ、センサーなどの電気化学デバイスは、生活に不可欠なものとして研究開発が精力的に進められてきた。これらのデバイスは、電解質中のイオンを移動させることで動作するが、イオンの駆動には電圧を加える必要があるため、電力源が確保できない環境では利用しづらいという問題があった。

そこで研究グループは、磁性イオン液体の、電荷を持ったイオンとしての性質に注目。これを電解質として用いた電気二重層トランジスタを作製した。

具体的には、磁性イオン液体と純水を液体電解質とし、ネオジム磁石によって磁場を加え、発生する電圧を観察するために金電極を対向した。結果、金電極間に130mV程度の起電力が生じ、磁場を取り除くことにより起電力は消失した。

さらには、水素終端ダイヤモンドと磁性イオン液体とを組み合わせて電気二重層トランジスタを作製。電磁石で磁場を変化させると、水素終端ダイヤモンド表面を通過するドレイン電流が変化することを明らかにした。

研究グループは、磁場は遠隔から加えることができるため、通常のトランジスタに不可欠なゲート電極の設置が不要になると説明。それにより、磁石で充電可能な二次電池や磁石で切替可能なスマートウィンドウなど、より単純で自由なデバイスの開発につながるとしている。

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