有機半導体によるUHF帯整流ダイオードの開発

〜 GHz駆動を可能にする有機エレクトロニクスの新展開 〜

2025.09.20
東京大学
物質・材料研究機構
岡山大学
科学技術振興機構（JST）

印刷プロセスで製膜可能な有機半導体を用い、無線電力の整流を担うダイオードを実現。
錯体カチオン単分子層と電子を局所的に導入する新手法により、電極の仕事関数を1eV以上劇的に変化させたことが鍵。
有機エレクトロニクス素子として初めて920MHz（UHF帯）での実用的な動作を実証。

概要

東京大学、物質・材料研究機構(NIMS)、岡山大学、ジョージア工科大学、コロラド大学ボルダー校からなる国際共同研究グループは、有機半導体を用いた整流ダイオードにおいて、920 MHzの交流電力を直流電力に実用的な効率(約5%)で変換することに、世界で初めて成功しました。この周波数はUHF帯に分類され、IoT向けの無線通信への応用が期待されています。優れた整流ダイオードの実現には、錯体カチオン単分子層と電子を局所的に導入する新手法が鍵となりました。本研究は、インク状の材料から低コストな印刷プロセスによって作製できる有機エレクトロニクス素子が、GHz領域でも動作可能であることを示し、新たなパラダイムの開拓につながります。

本研究成果は、国際科学雑誌「Science Advances」2025年9月19日版に掲載されます。

図: 開発されたUHF帯で動作する高効率な有機ダイオード

掲載論文

題目 : Polymeric microwave rectifiers enabled by monolayer-thick ionized donors
著者 : Nobutaka Osakabe, Jeongeun Her, Takahiro Kaneta, Akiko Tajima, Elena Longhi, Kan Tang, Kazuhiro Fujimori, Stephen Barlow, Seth R. Marder, Shun Watanabe,Jun Takeya,Yu Yamashita
雑誌 : Science Advances
DOI :10.1126/sciadv.adv9952
掲載日時 : 2025年9月19日

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