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» 2022年01月05日 15時00分 公開

13.56MHzの高周波数で駆動、ウェアラブルデバイス向け伸縮性ダイオードを開発医療機器ニュース

慶應義塾大学は、柔らかく伸び縮みする半導体デバイスを、高周波数で駆動させることに成功した。非接触の交通カードでも利用される13.56MHzという高周波数を達成しており、従来の伸縮性半導体デバイスの約10万倍の性能向上となる。

[MONOist]

 慶應義塾大学は2021年12月9日、柔らかく伸び縮みする半導体デバイスを、非接触の交通カードでも利用される13.56MHzという高周波数で駆動させることに成功したと発表した。従来の伸縮性半導体デバイスの動作周波数に比べ、約10万倍の性能向上となる。

キャプション 開発した高周波伸縮性ダイオードの構造(左)と写真(右)[クリックで拡大] 出所:慶應義塾大学

 この高周波伸縮性ダイオードは、生体のような柔らかさを持ちながら、最新の半導体材料とほぼ同じ電気特性を持つ伸縮性半導体材料を活用する。13.56MHzという高周波数で動作し、元の長さの1.5倍まで伸ばしても高い電気特性を維持できる。

 伸縮性半導体材料を用いた従来の伸縮性半導体デバイスは、駆動周波数が100Hz程度だった。今回、高い電気特性と伸縮性を実現するため、さまざまな電子材料を新しく設計したことで、高周波数での駆動を可能にした。

 また、次世代のウェアラブルデバイスのプロトタイプとして、伸縮性センサーの信号を伸縮性ディスプレイに表示するシステムを開発。高周波伸縮性ダイオードを用いて、センサー、ディスプレイ、アンテナを集積した。衣類に組み込んだアンテナからワイヤレスで給電し、センサーの信号をリアルタイムで色変化としてディスプレイ上に表示する。

キャプション ワイヤレスで駆動できる伸縮性センサー、ディスプレイシステム[クリックで拡大] 出所:慶應義塾大学

 現在のウェアラブルデバイスは、指輪型や腕時計型が一般的だが、次世代型として薄いゴムシートのように皮膚に貼り付けられるデバイスが期待されている。高周波伸縮性ダイオードは高周波で動作し、伸縮性に優れるため、今後、ウェアラブルデバイス全体の性能向上が見込まれる。

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