在 2022 年 2 月 10 日發表於《先進材料》期刊上的一篇文章中，日本國立材料研究所（NIMS）和東京理科大學的研究人員，詳細介紹了其成功開發的新型“有機反雙極”晶體管。據悉，這種輕量級晶體管能夠通過調節執行五種邏輯門（AND、OR、NAND、NOR、XOR）操作中的任何一種雙柵極的輸入電壓，而適用於開發“電可重構”型邏輯電路。
研究配圖 – 1：器件結構 / 光學顯微圖像
SCI Tech Daily 指出：隨着物聯網（IoT）走入尋常千萬家，邊緣計算設備的數據處理量也迎來了激增。
這意味着芯片行業需要更加輕量級、高性能的移動數據處理設備，而得益於能夠使用單個晶體管來構建多個邏輯電路，未來我們或開發出基於有機雙反極晶體管的高性能移動設備。
研究配圖 – 2：底部曲線 / 頂部依賴性 / 映射函數
遺憾的是，由於和現有的微加工技術不兼容，此類集成電路的密度一直很低。為了攻克這方面的難題，日本研究團隊開發出了一種有機雙柵極反雙極晶體管。
通過獨特的設計，其能夠在柵極電壓超過某個閾值時降低其漏極電流，從而實現雙輸入邏輯柵極的操作。
研究配圖 – 3：雙輸入電壓函數的 2D-ID 映射
在將電壓施加到晶體管的頂柵和底柵時，它會產生一個輸出信號（即漏極電流）。而當調整輸入電壓時，該晶體管又會在室溫下表現出具有五種不同類型的雙輸入邏輯門的能力。
研究配圖 – 4：具有不同 VD 值的底部曲線 / 雙輸入函數的 2D-ID 映射電壓
據悉，現有集成電路技術需要用到 4 個晶體管，才能組成一個“或非”（NAND）電路。此外需要 12 個晶體管，才能組成一個“異或”（XOR）電路。而新穎的“有機反雙極”（organic anti-ambipolar）晶體管
研究配圖 – 5：紫色 / 白色區域，分別指代 -7.5 nA 以上 / 以下電流。
正因如此，這種具有電可重構有機邏輯門的雙柵極反雙極晶體管，才被許多人視作提升電路集成密度的一個關鍵。即便在有機電子學領域，這本身也是一項重大的挑戰。
（傳送門：Advanced Materials）
展望未來，日本國立材料研究所和東京理科大學研究團隊還計劃利用這種新型晶體管，來開發電可重構集成電路。不過在正式推向市場之前，我們仍有很長一段路要走。