Electronic logic gates from three-segment nanowires featuring two p–n heterojunctions

2013年8月16日 NPG Asia Materials 5, e8 (2013) doi:10.1038/am.2013.36


Yuliang Liが率いる中国・北京の研究チームはこのたび、3種類の半導体を組み合わせることによって、2つのp-nヘテロ接合を持ち電子論理ゲートとして機能する1本のナノワイヤーを作製した。こうしたヘテロ接合(p-型半導体とn-型半導体の界面)は、さまざまな電子デバイスの重要な構成要素となる。研究チームは、電気化学析出法とテンプレートを利用した成長法によって、2種類のp-型有機材料[π-共役ポリマーであるポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)(PEDOT)とポリピロール(PPy)]の間にn-型無機材料[硫化鉛(PbS)]を配置した3つのセクションからなるナノワイヤーを作製した。得られたナノワイヤーは、各接合(PEDOT/PbSとPPy/PbS)がダイオードとして働くため、中央のPbS ロッド(無機セグメント)に向かってしか電流が流れない。有機セグメントに電圧入力を行うと、無機セグメントは出力として機能し、デバイスは「OR」論理ゲートとして動作する。つまり、片方または両方の有機セグメントに非ゼロ入力を行うと、非ゼロ出力が得られる。

Nan Chen, Songhua Chen, Canbin Ouyang, Yanwen Yun, Taifeng Liu, Yongjun Li, Huibiao Liu & Yuliang Li

Hybrid nanowires: Logic rod
A team led by Yuliang Li from Beijing, China, has assembled three different semiconductors into a single nanowire that comprises two p-n heterojunctions and acts as an electronic logic gate. Such heterojunctions — the interfaces between p- and n-type semiconductors — are crucial components of a variety of electronic devices. The researchers constructed the nanowire through a process of electrochemical deposition and template-directed growth, placing an n-type inorganic material — lead sulphide (PbS) — between two p-type organic materials, the π-conjugated polymers poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) and polypyrrole (PPy). In the resulting three-section nanowire, each junction (PEDOT/PbS and PPy/PbS) acts as a diode, only transporting current towards the central PbS rod. When the organic segments are subjected to a voltage input, and the inorganic segment serves as output, the device acts as an ‘or’ logic gate where a non-zero voltage in either, or both, inputs provides a non-zero output.


NPG Asia Materials ISSN 1884-4049(Print) ISSN 1884-4057(Online)